DE4334736A1 - Winkelgeschwindigkeitssensor und Verfahren zum Justieren desselben - Google Patents
Winkelgeschwindigkeitssensor und Verfahren zum Justieren desselbenInfo
- Publication number
- DE4334736A1 DE4334736A1 DE4334736A DE4334736A DE4334736A1 DE 4334736 A1 DE4334736 A1 DE 4334736A1 DE 4334736 A DE4334736 A DE 4334736A DE 4334736 A DE4334736 A DE 4334736A DE 4334736 A1 DE4334736 A1 DE 4334736A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piezoelectric
- square
- angular velocity
- elements
- vibrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5607—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating tuning forks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Winkelgeschwindigkeitssensor, der mit einem piezoelektrischen
Oszillationsgyroskop die Winkelgeschwindigkeit mißt und der zum
Messen der Bewegung eines sich bewegenden Körpers, wie ein
Fahrzeug, ein Schiff, ein Flugzeug, ein Roboter oder
dergleichen, verwendet werden kann. Spezieller betrifft die
Erfindung einen Winkelgeschwindigkeitssensor, der zum Messen der
Rotationswinkelgeschwindigkeit zum Steuern der Lage eines
Fahrzeugs oder zum Steuern der Räder und zugehöriger Teile eines
Fahrzeuges verwendet wird, oder der für ein mit dem Fahrzeug
verbundenes Navigationssystem verwendet wird. Die Erfindung
betrifft zudem ein Verfahren zum Justieren eines
Winkelgeschwindigkeitssensors durch Justieren der
Ausgangsspannung des Winkelgeschwindigkeitssensors.
Ein herkömmliches stimmgabelgesteuertes Gyroskop, weist, wie in
Fig. 21 gezeigt, zwei auf einem Vibrator 310 ausgebildete
Vierkantpole sowie piezoelektrische Anregungselemente 320 und
piezoelektrische Detektorelemente 330 auf, die in benachbarten
Positionen auf in rechtem Winkel aufeinandertreffenden und die
gleiche Höhe aufweisenden Flächen angeordnet sind. Zudem sind
piezoelektrische Rückkopplungselemente 340 auf dem den
piezoelektrischen Anregungselementen 320 gegenüberliegenden
Flächen auf den Vierkantpolen des Vibrators 310 angeordnet. Die
piezoelektrischen Anregungs- und Detektorelemente 320 und 330,
die auf den in einem rechten Winkel aufeinandertreffenden
Flächen auf den Vierkantpolen des Vibrators 310 angeordnet sind,
helfen die Amplitude des Vibrators 310 zu erhöhen und erhöhen
die auf der Corioliskraft beruhende Empfindlichkeit.
Selbst in dem wie in Fig. 20 gezeigten herkömmlichen
stimmgabelartigen Winkelgeschwindigkeitssensor ist ein
piezoelektrisches Anregungselement 301 in dem Mittenbereich der
Vorderfläche des Vierkantelements 300 befestigt und ein
piezoelektrisches Detektorelement 302 ist in dem Mittenbereich
der rechten Fläche des Vierkantelements 300 befestigt.
Wenn ein AC-Signal an das piezoelektrische Anregungselement 320
angelegt wird, um das Gyroskop in Schwingung zu versetzen, dehnt
sich das piezoelektrische Element 320 aus und zieht sich
zusammen und die Vierkantpole des Oszillators 310 biegen sich
und vibrieren in eine mit einem Pfeil in Fig. 21 gezeigte
Richtung. Jedoch wird mit der herkömmlichen, wie in Fig. 22
gezeigten Anordnung ein ungewünschtes Signal in dem
piezoelektrischen Detektorelement 330 aufgrund der Expansion und
Kontraktion des Vierkantpoles des Vibrators 310 erzeugt, welches
durch die Expansion und die Kontraktion des piezoelektrischen
Anregungselementes 320 verursacht werden. Hierdurch wird ein
Versatzrauschen (offset noise) des Gyroskops erzeugt.
Zudem arbeiten ein Paar piezoelektrische Elemente als
Kondensatoren, wobei Anregungssignale durch die elektrostatische
kapazitive Kopplung fließen und Versatzrauschen erzeugen.
Fig. 3 zeigt einen Winkelgeschwindigkeitssensor, der ein
piezoelektrisches Vibrationsgyroskop mit einem Vierkantpol und
Stimmgabelfrequenzregelung verwendet. Das heißt, zwei
Vierkantpole 300 und 301 werden von einem Basisabschnitt 31 über
einen Stützabschnitt 340 unterstützt, und ein piezoelektrisches
Anregungselement 320 und ein piezoelektrisches Detektorelement
330 werden auf den in einem rechten Winkel aufeinandertreffenden
Flächen von jedem der Vierkantpole 300 befestigt. Der
Stützabschnitt 340 kann, wie in Fig. 23 gezeigt, die Form eines
Stiftes aufweisen, um einen Schwingungsknoten zu unterstützen,
oder der Stützabschnitt kann nicht vorgesehen sein, wie in Fig.
24 gezeigt.
Wenn der Knoten von einem dünnen Element, wie ein Stift 340 mit
einem kreisförmigen Querschnitt wie in Fig. 23 gezeigt,
unterstützt wird, wird eine unerwünschte Vibration bei dem
Stützabschnitt 340 erzeugt, insbesondere wenn der Vibrator
aufgrund von in dem Herstellungsverfahren erzeugter Dispersion
nicht im Gleichgewicht ist, so daß es schwierig ist, den
Vibrator fest zu unterstützen.
Wenn der Vibrator ohne Verwendung des Stützabschnitts wie in
Fig. 24 gezeigt, gesichert ist, treten zudem in einem großen
Ausmaß Vibrationsverluste auf, und der Vibrator kann nicht mit
hohem Wirkungsgrad in Vibration versetzt werden.
Zudem beeinträchtigt der Vibrationsverlust das von dem Sensor
ausgegebene Versatzsignal, und der Vibrationsverlust, der sich
temperaturabhängig ändert, verursacht einen Temperaturdrift-
Versatz.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Winkelgeschwindigkeitssensor zu schaffen, der das Erzeugen von
Rauschen in dem piezoelektrischen Detektorelement aufgrund der
Vibration des Vibrators, die durch die Expansion und Kontraktion
des piezoelektrischen Anregungselements verursacht wird,
unterdrückt.
Die vorliegende Erfindung liefert einen
Winkelgeschwindigkeitssensor, der einen vierkantpolartigen
Vibrator, ein auf einer Fläche des Vibrators befestigtes
Piezoelektrisches Anregungselement und ein piezoelektrisches
Detektorelement, das auf einer rechtwinklig zu der Fläche, auf
der das piezoelektrische Anregungselement befestigt ist,
angeordneten Vibratorfläche befestigt ist, wobei das
piezoelektrische Detektorelement in der axialen Richtung des
Vierkantpoles so verläuft, daß es das piezoelektrische
Anregungselement nicht überschneidet.
Genauer liefert die Erfindung einen
Winkelgeschwindigkeitssensor, der einen mit einem Basisabschnitt
über einen Stützabschnitt unterstützten vierkantpolartigen
Vibrator, ein nahe dem Stützabschnitt des Vibrators befestigtes
piezoelektrisches Anregungselement und einen an einer
rechtwinklig zu der Fläche, auf der das piezoelektrische
Anregungselement befestigt ist, angeordneten Vibratorfläche
befestigtes piezoelektrisches Detektorelement, wobei das
piezoelektrische Detektorelement in der axialen Richtung des
Vierkantpoles zu der zu der Seite des Stützabschnitts
gegenüberliegenden Seite so verläuft, daß es das
piezoelektrische Anregungselement nicht überschneidet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind das piezoelektrische
Anregungselement und das piezoelektrische Detektorelement so
angeordnet, daß sie nicht einander gegenüberliegen, und es ist
möglich, die Expansions- und Kontraktionssignale des Vibrators,
die von den Anregungssignalen erzeugt werden, zu einem
vernachlässigbaren Grad zu vermindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das piezoelektrische
Anregungselement zudem eher auf der Seite des Stützabschnitts
als auf der Seite des piezoelektrischen Detektorelements
befestigt, wobei es möglich wird, die Expansions- und
Kontraktionssignale des Vibrators, die von den Anregungssignalen
erzeugt werden, zu einem vernachlässigbaren Grad zu erniedrigen,
und doch das Ausgangssignal des piezoelektrischen
Detektorelements genügend aufrechtzuerhalten.
Wie oben im Detail beschrieben, weist die vorliegende Erfindung
eine ausgezeichnete Wirkung zum Unterdrücken der Rauscherzeugung
in dem piezoelektrischen Detektorelement aufgrund der Vibration
des Vibrators auf, die von der Expansion und Kontraktion des
piezoelektrischen Anregungselements herrührt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher
beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines
Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ist ein die gemessenen Ergebnisse des Versatzrauschens
darstellendes Diagramm zum Vergleich;
Fig. 3 ist eine Modelldarstellung, die die Wirkung der Anordnung
von piezoelektrischen Elementen gemäß dem Ausführungsbeispiel
darstellt;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die einen
Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die den
Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die den
Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 7 ist eine Schaltungsdarstellung des
Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 ist eine Darstellung von Wellenformen der Schaltung von
Fig. 7;
Fig. 9 ist eine Darstellung zum Erklären der Eigenschaften des
zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 10(a) und 10(b) sind Darstellungen von Charakteristiken zum
Erklären der Eigenschaften des zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines
Winkelgeschwindigkeitssensors zum Erklären eines dritten
Ausführungsbeispiels;
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines
Winkelgeschwindigkeitssensors zum Erklären des dritten
Ausführungsbeispiels;
Fig. 13(a), 13(b) und 13(c) sind Darstellungen des
Winkelgeschwindigkeitssensors zum Erklären eines vierten
Ausführungsbeispiels;
Fig. 14(a) und 14(b) sind schematische Darstellungen des
Winkelgeschwindigkeitssensors zum Erklären eines fünften
Ausführungsbeispiels;
Fig. 15 ist eine schematische Darstellung des
Winkelgeschwindigkeitssensors zum Erklären eines sechsten
Ausführungsbeispiels;
Fig. 16 ist eine Schaltungsdiagramm zum Erklären eines siebten
Ausführungsbeispiels;
Fig. 17 ist eine Darstellung von Wellenformen der Schaltung zum
Erklären des siebten Ausführungsbeispiels;
Fig. 18 ist eine Schaltungsdarstellung zum Erklären eines achten
Ausführungsbeispiels;
Fig. 19 ist eine Darstellung von Wellenformen der Schaltung zum
Erklären des achten Ausführungsbeispiels;
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen
Winkelgeschwindigkeitssensors;
Fig. 21 ist eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen
Winkelgeschwindigkeitssensors;
Fig. 22 ist eine Modelldarstellung zum Erklären der Wirkung der
herkömmlichen Anordnung von piezoelektrischen Elementen;
Fig. 23 ist eine perspektivische, einen herkömmlichen
Winkelgeschwindigkeitssensor darstellende Ansicht;
Fig. 24 ist eine einen herkömmlichen
Winkelgeschwindigkeitssensor darstellende Ansicht;
Fig. 25 ist eine perspektivische Ansicht, die einen
Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem neunten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 26 ist eine Vorderansicht des Winkelgeschwindigkeitssensors
von Fig. 25;
Fig. 27 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der
Breite des Stützabschnitts und der Amplitude des Basisabschnitts
zeigt;
Fig. 28 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und der Amplitude des Basisabschnitts
darstellt;
Fig. 29 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und der Amplitude des Basisabschnitts
darstellt;
Fig. 30 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und der Amplitude des Basisabschnitts
darstellt;
Fig. 31 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und der Amplitude des Basisabschnitts
darstellt;
Fig. 32 ist ein Diagramm, das die Breite des Stützabschnitts und
die Temperaturdrift. darstellt;
Fig. 33 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und dem Unterschied in der Amplitude gemäß
einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
darstellt;
Fig. 34 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und dem Unterschied in der Amplitude
darstellt;
Fig. 35 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und dem Unterschied in der Amplitude
darstellt;
Fig. 36 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und dem Unterschied in der Amplitude
darstellt;
Fig. 37 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und dem Unterschied in der Amplitude
darstellt;
Fig. 38 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und dem Unterschied in der Amplitude
darstellt;
Fig. 39 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und dem Unterschied in der Amplitude
darstellt;
Fig. 40 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Breite
des Stützabschnitts und dem Unterschied in der Amplitude
darstellt;
Fig. 41 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Länge
des Stützabschnitts und der Breite des Stützabschnitts
darstellt;
Fig. 42 ist eine perspektivische Ansicht, die den
Winkelgeschwindigkeitssensor darstellt;
Fig. 43 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem
Unterschied Δf in der Frequenz und der Empfindlichkeit zeigt;
Fig. 44 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der
Winkelgeschwindigkeitsfrequenz und der Verstärkung zeigt;
Fig. 45 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der
Frequenz und der Reaktion zeigt;
Fig. 46 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der
Frequenz und der Reaktion zeigt;
Fig. 47 ist eine Darstellung, die die gesamte Elementenanordnung
eines Winkelgeschwindigkeitssensors zeigt, auf den ein elftes
Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgerichtet ist;
Fig. 48(a), 48(b) und 48(c) sind Darstellungen, die die
Bedingungen von in dem Winkelgeschwindigkeitssensor erzeugter
Spannung zeigen, wenn die Vierkantpole von den piezoelektrischen
Anregungselementen gebogen und in Schwingung versetzt werden;
Fig. 49 ist eine Darstellung von Charakteristiken, die die
experimentellen Ergebnisse einer Beziehung zwischen der
Abweichung Δy in der Position des piezoelektrischen
Detektorelements und der Versatzspannung Vout zeigen;
Fig. 50(a), 50(b) und 50(c) sind Darstellungen von
Charakteristiken, die die experimentellen Ergebnisse einer
Beziehung zwischen der Abgleich(trimmer)länge z zeigen, wenn der
Abgleich (trimming) mit einer vorbestimmten Kerbenbreite W und
der Versatzspannung Vout bewirkt wird;
Fig. 51 ist eine Darstellung von Charakteristiken, die die
experimentellen Ergebnisse einer Beziehung zwischen der
Kerbenbreite W, bei der der Abgleich mit einer vorbestimmten
Abgleichlänge z bewirkt wird, und der Versatzspannung Vout
zeigt;
Fig. 52 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte zum Justieren des
Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß dem elften
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 53(a) und 53(b) sind Darstellungen, die das
Justierverfahren durch Abgleich gemäß einem elften
Ausführungsbeispiel zeigen;
Fig. 54 ist ein Flußdiagramm zum Erklären der Schritte des
Abgleichs gemäß dem elften Ausführungsbeispiel;
Fig. 55(a) und 55(b) sind Darstellungen zum Erklären des
Justierverfahrens durch Abgleich gemäß einem dreizehnten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 56(a) ist eine Darstellung, die Nachteile in dem
Abgleichmuster erklärt;
Fig. 56(b) ist eine Darstellung, die ein Abgleichmuster gemäß
einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung erklärt;
Fig. 56(c) ist eine Darstellung, die ein Abgleichmuster gemäß
dem vierzehnten Ausführungsbeispiel erklärt;
Fig. 57 ist eine Darstellung von Charakteristiken, die eine
Änderung des piezoelektrischen Elementes mit dem Zeitablauf
entsprechend dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel zeigt.
Ausführungsbeispiele in bezug auf den
Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der vorliegenden Erfindung
werden nun im Detail im Zusammenhang mit den Zeichnungen
beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht ein Vibrator 1 aus einem
gleichbleibend elastischen Material wie einer Eisen-Nickel-
Legierung und hat die Form einer Vierkantpol-Stimmgabel. Das
heißt, ein erster Vierkantpol 3 und ein zweiter Vierkantpol 4
werden von einem Basisabschnitt 2 über einen Stützabschnitt 5,
an welchem sie zusammentreffen, unterstützt.
Der Basisabschnitt 2, der erste Vierkantpol 3, der zweite
Vierkantpol 4 und der Stützabschnitt 5 haben im Querschnitt eine
Vierkantform, welche rechteckig oder quadratisch sein kann.
Ein piezoelektrisches Anregungselement 6 von rechtwinkliger Form
ist auf einem oberen Teil der linken Seitenfläche des ersten
Vierkantpols 3 des Vibrators 1 befestigt. Ähnlich ist ein
piezoelektrisches Anregungselement 7 von rechtwinkliger Form auf
einem oberen Teil der rechten Seitenfläche des zweiten
Vierkantpols des Vibrators 1 befestigt. Wenn eine AC-Spannung an
die piezoelektrischen Anregungselemente 6 und 7 angelegt wird,
oszillieren der erste und der zweite Vierkantpol 3 und 4 in
Rechts- und Linksrichtung (die durch eine X-Achse angedeutete
Richtung) in Fig. 1.
Zudem ist ein rechtwinkelförmiges piezoelektrisches
Detektorelement 8 auf einem unteren Teil auf der Vorderfläche
des ersten Vierkantpoles 3 des Vibrators 1 befestigt. Ähnlich
ist ein rechtwinkelförmiges piezoelektrisches Detektorelement 9
auf einem unteren Teil auf der Vorderfläche des zweiten
Vierkantpoles 4 des Vibrators 1 befestigt. Wenn eine
Rotationswinkelgeschwindigkeit auf die Mittenachse der
Vierkantpole 3, 4 (Vibrator) ausgeübt wird, messen die
piezoelektrischen Detektorelemente 8 und 9 die Corioliskraft als
eine Spannung, die in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung (die
mit einer Y-Achse gezeichnete Richtung) in Fig. 1 wirkt, die die
Vibration der ersten und zweiten Vierkantpole 3 und 4, die von
den piezoelektrischen Anregungselementen 6 und 7 durch Anlegen
einer AC-Spannung erzeugt wird, begleitet.
Zudem wird ein piezoelektrisches Rückkopplungselement 10 von
rechtwinkliger Form auf einen unteren Teil auf der rechten
Seitenfläche des ersten Vierkantpoles 3 des Vibrators 1
befestigt. Ähnlich wird ein piezoelektrisches
Rückkopplungselement 11 von rechtwinkliger Form auf einem
unteren Teil auf der linken Seitenfläche des zweiten
Vierkantpoles des Vibrators 1 befestigt. Die piezoelektrischen
Rückkopplungselemente 10 und 11 messen als eine Spannung die
Vibration des ersten und zweiten Vierkantpoles 3 und 4, die von
den piezoelektrischen Anregungselementen 6 und 7 durch Anlegen
der AC-Spannung erzeugt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel haben die piezoelektrischen
Anregungselemente 6 und 7, die piezoelektrischen
Detektorelemente und 8 und 9 und die piezoelektrischen
Rückkopplungselemente 10 und 11, wie in Fig. 1 gezeigt, die
gleiche Größe von 13 mm×3 mm in der vertikalen Richtung und
der seitlichen Richtung. Zudem werden das piezoelektrische
Anregungselement 6 und das piezoelektrische Detektorelement 8 so
angeordnet, daß sie einen Abstand von 4 mm in der axialen
Richtung des ersten Vierkantpoles 3 aufweisen. Ähnlich werden
das piezoelektrische Anregungselement 7 und das piezoelektrische
Detektorelement 9 so angeordnet, daß sie voneinander um 4 mm in
der axialen Richtung des zweiten Vierkantpoles getrennt sind.
Die Arbeitsweise des so ausgebildeten
Winkelgeschwindigkeitssensors wird unten beschrieben.
Wenn eine AC-Spannung den piezoelektrischen Anregungselementen 6
und 7 zugeführt wird, werden der erste und der zweite
Vierkantpol 3 und 4 gebogen und in einer
Anregungsvibrationsrichtung in Vibration versetzt. Die
piezoelektrischen Rückkopplungselemente 10 und 11 erzeugen
Signale im Verhältnis zu der Amplitude, wobei eine selbsterregte
Vibrationsschaltung zusammen mit den piezoelektrischen
Anregungselementen 6 und 7 gebildet wird.
Wenn eine Rotationswinkelgeschwindigkeit auf die Mittenachse der
Vierkantpole 3 und 4 (Vibrator) ausgeübt wird, wird durch die
Corioliskraft eine Vibration erzeugt, und aufgrund der Vibration
werden in den piezoelektrischen Detektorelementen 8 und 9
Signale erzeugt. Die Winkelgeschwindigkeit wird auf der
Grundlage der Signale der piezoelektrischen Detektorelemente 8
und 9 gemessen.
Fig. 2 zeigt die Wirkung von abnehmendem Versatzrauschen. Wenn
Anregungssignale von 2 Volt mit einer Frequenz von 1 kHz
angelegt werden, erzeugt ein herkömmlicher Sensor Versatzsignale
von 10 bis 20 mV, wohingegen der Sensor der Anordnung von Fig. 1
Versatzrauschen erzeugt, welches um ungefähr ein Zehntel
erniedrigt wird.
Gemäß diesem obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel werden die
piezoelektrischen Anregungselemente 6 und 7 auf den oberen
Teilen der Seitenflächen der Vierkantpole 3 und 4 befestigt, und
die piezoelektrischen Detektorelemente 8 und 9 werden auf den
unteren Teilen der rechtwinklig zu den Flächen, auf denen die
piezoelektrischen Anregungselemente 6 und 9 befestigt sind,
angeordneten Vorderflächen der Vierkantpole 3 und 4 befestigt.
Das heißt, daß, wie in Fig. 3 gezeigt, die piezoelektrischen
Anregungselemente 6, 7 und die piezoelektrischen
Detektorelemente 8 und 9 so angeordnet sind, daß sie in der
axialen Richtung der Vierkantpole so verlaufen, daß sie sich
nicht überschneiden.
Mit den piezoelektrischen Anregungselementen 6, 7 und den
piezoelektrischen Detektorelementen 8, 9, die zueinander
beabstandet angeordnet sind, so daß sie nicht einander
gegenüberliegen, wird es möglich, die Expansions- und
Kontraktionssignale des Vibrators aufgrund der Anregungssignale
auf einen vernachlässigbaren Grad zu erniedrigen. Zudem wird es
möglich, einen Winkelgeschwindigkeitssensor mit verbesserter
Genauigkeit zu schaffen, da das Rauschen aufgrund der Expansion
und Kontraktion niedrig ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel wird nun im Zusammenhang mit
Fig. 4 beschrieben.
Ein Vibrator 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird auf
eine Auflage 23b mittels eines U-förmigen
Befestigungsabschnittes 23a befestigt, der in dem Halteabschnitt
21 des Vibrators 20 vorgesehen ist. Bezugszeichen 37 bezeichnet
ein Gehäuse.
Ein Signal des Vibrators 20 wird über einen Leitdraht 24 mit
einer Schaltung 25 verbunden, welche die Signale bearbeitet. Das
Signal, das verarbeitet wird, wird über einen Verbinder 26 zu
einem äußeren ECU oder dergleichen, das nicht gezeigt ist,
geleitet.
Der Vibrator 20 und die Schaltung 25 sind in einem Gehäuse 27,
wie in Fig. 4 gezeigt, angeordnet.
Das Verfahren zum Befestigen des Vibrators 20 des zweiten
Ausführungsbeispiels wird nun genauer im Zusammenhang mit Fig. 5
beschrieben.
Wie im folgenden genauer beschrieben wird, ist der Vibrator 20
mit piezoelektrischen Detektorelementen 30 und 31,
piezoelektrischen Anregungselementen 32 und 33 und
piezoelektrischen Rückkopplungselementen 34 und 35 ausgestattet.
Ein Basisabschnitt des Vibrators 20 wird unter Kraftaufwand in
das Gehäuse 37 eingesetzt, so daß der Vibrator 20 an dem Gehäuse
37 als eine einheitliche Struktur befestigt ist.
Enden an einer Seite von Signalausgabedrähten 38 sind durch
Löten an den piezoelektrischen Detektorelementen 30 und 31, an
den piezoelektrischen Anregungselementen 32 und 33 und an den
piezoelektrischen Rückkopplungselementen 34 und 35 befestigt,
welche an dem Vibrator 20 befestigt sind, und die anderen Enden
der Signalausgabedrähte 38 sind durch Löten an den auf dem
Basisabschnitt 36 ausgebildeten Anschlüssen befestigt.
Bei dieser Ausbildung werden die Signale von den
piezoelektrischen Elementen dem Gehäuse 37 durch mit den
Anschlüssen 39 verbundene Leitdrähte entnommen und werden der in
Fig. 4 gezeigten Schaltung 25 zugeführt.
Ein Flansch 4 wird durch Abdichten (Dichtschweißen) an dem
Außenrand des Gehäuses 37 befestigt, an dem der Vibrator 20
befestigt ist. Dann wird ein aus Gummi bestehender
Halteabschnitt 21, der nicht gezeigt ist, durch Abdichten
(Dichtschweißen) an der Außenfläche des Flansches 40 befestigt.
Das heißt, der Vibrator 20 wird in dem Gehäuse 27 dadurch
gehalten, daß er mit der Auflage 23b über das Gehäuse 37, den
Flansch 40 und den Halteabschnitt 21 verbunden ist.
Zudem wird ein Schutzgehäuse 41, das den Vibrator 20 schützt, an
dem Gehäuse 37 durch Abdichten befestigt.
Ein Masseanschluß 42 wird mit dem Gehäuse 37 über Punktschweißen
verbunden und ermöglicht es, daß eine Erdverbindung des
Vibrators 20 über das Gehäuse 37 erhalten wird.
Erdanschlüsse der piezoelektrischen Elemente 30 bis 35 werden
normalerweise mit dem Erdanschluß 42 verbunden.
Fig. 6 zeigt die Ausgestaltung des Vibrators 20 des zweiten
Ausführungsbeispiels.
Gemäß dem in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel werden
ein erster Vierkantpol 51 und ein zweiter Vierkantpol 52 von dem
Basisabschnitt 36 des Vibrators 20 über einen Stützabschnitt 53,
bei welchem sie zusammentreffen, verbunden.
Der Basisabschnitt 36, der erste Vierkantpol 51, der zweite
Vierkantpol 52 und der Stützabschnitt 53 sind in ihrem
Querschnitt viereckig.
Die bis hierher beschriebene Ausgestaltung ist fast die gleiche
wie die des ersten Ausführungsbeispiels. Jedoch ist das zweite
Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel
hinsichtlich der Positionen der piezoelektrischen Elemente 30
bis 35 verschieden.
Das heißt, das piezoelektrische Detektorelement 30 von
rechtwinkliger Form ist an dem oberen Teil auf der Vorderfläche
des ersten Vierkantpols 51 des Vibrators befestigt. Ähnlich ist
das piezoelektrische Detektorelement 31 von rechtwinkliger Form
auf einem oberen Teil auf der Vorderfläche des zweiten
Vierkantpols 52 des Vibrators 20 befestigt.
Zudem sind die piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 auf
der Fläche des ersten und des zweiten Vierkantpoles 51 und 52 in
der gleichen Richtung befestigt, so daß die
Polarisationsrichtungen der piezoelektrischen Elemente 30 und 31
relativ zueinander verschieden sind.
Das piezoelektrische Anregungselement 32 von rechtwinkliger Form
ist an dem unteren Teil der linken Seite des ersten Vierkantpols
51 des Vibrators 20 befestigt. Ähnlich ist das piezoelektrische
Anregungselement 33 von rechtwinkliger Form an dem unteren Teil
auf der rechten Seite des zweiten Vierkantpols 52 des Vibrators
20 befestigt. Wenn eine AC-Spannung an die piezoelektrischen
Anregungselemente 32 und 33 der obenbeschriebenen Anordnung
angelegt wird, vibrieren der erste und der zweite Vierkantpol 51
und 52 in der Rechts- und Linksrichtung (die durch eine X-Achse
dargestellte Richtung) in Fig. 6. Wenn eine
Rotationswinkelgeschwindigkeit auf die Mittenachse A der
Vierkantpole 51 und 52 (Vibrator 20) ausgeübt wird, während der
erste und der zweite Vierkantpol 51 und 52 mit der an die
piezoelektrischen Anregungselemente 32 und 33 angelegte AC-
Spannung vibrieren, messen die piezoelektrischen
Detektorelemente 30 und 31 als eine Spannung die Corioliskraft,
die in der Rückwärts- und Vorwärtsrichtung (die durch die Pfeile
Y1 und Y2 gekennzeichnete Richtung) in Fig. 6 wirkt. In diesem
Fall kann die Corioliskraft nicht in der gleichen Richtung
wirken, aber in voneinander verschiedene Richtungen zwischen den
Vierkantpolen 51 und 52.
Zudem ist das piezoelektrische Rückkopplungselement 34 von
rechtwinkliger Form an einem oberen Teil der linken Seite des
ersten Vierkantpoles 51 des Vibrators 20 befestigt. Ähnlich ist
das piezoelektrische Rückkopplungselement 35 von rechtwinkliger
Form an dem unteren Teil auf der rechten Seite des zweiten
Vierkantpols 52 des Vibrators 20 befestigt.
Die piezoelektrischen Rückkopplungselemente 34 und 35 messen als
Spannung die Vibration des ersten und des zweiten Vierkantpoles
51 und 52, die durch das Anlegen der AC-Spannung an die
piezoelektrischen Anregungselemente 32 und 33 erzeugt wird.
Die piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 des Vibrators
20 des zweiten Ausführungsbeispiels sind an der Fläche der
Vierkantpole in der gleichen Richtung so befestigt, daß ihre
Polarisationsrichtungen zueinander verschieden sind.
Wenn die Corioliskraft auf die Vierkantpole 51 und 52 der obigen
Ausbildung wirkt, vibrieren die Vierkantpole 51 und 52 in
voneinander verschiedene Richtungen. Daher messen die
piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 die Vibration der
Vierkantpole 51 und 52 aufgrund der Corioliskraft.
Wenn der Vibrator 20 selbst aufgrund von äußeren Vibrationen
oder dergleichen vibriert, vibrieren die Vierkantpole 51 und 52
in der gleichen Richtung.
Da hier jedoch die piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31
so angeordnet worden sind, daß ihre Polarisationsrichtungen
einander entgegengesetzt sind, werden die Detektorsignale auf
solche Weise ausgegeben, daß sie einander auslöschen. Das
ermöglicht es, äußere Rauschfaktoren, die auf den Vibrator 20
von außen einwirken, zu beseitigen.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel haben die piezoelektrischen
Anregungselemente 32 und 33, die piezoelektrischen
Detektorelemente 30 und 31 und die piezoelektrischen
Rückkopplungselemente 34 und 35 die gleiche Größenausdehnung
13 mm×2,61 mm in der vertikalen Richtung und der seitlichen
Richtung und 0,4 mm in der Dicke.
Darüberhinaus sind das piezoelektrische Anregungselement 32 und
das piezoelektrische Detektorelement 33 so angeordnet, daß sie
voneinander 2 mm in der axialen Richtung des ersten
Vierkantpoles 51 entfernt sind. Ähnlich sind das
piezoelektrische Anregungselement 33 und das piezoelektrische
Detektorelement 31 so angeordnet, daß sie voneinander um 2 mm in
der axialen Richtung des zweiten Vierkantpoles 52 beabstandet
sind.
Als nächstes wird die in Fig. 4 gezeigte Schaltung 25 genau
beschrieben.
Fig. 7 stellt die Hauptteile der Schaltung 25 dar. Diese
Schaltung 25 umfaßt einen Rückkopplungskreis 25a für
piezoelektrische Rückkopplungselemente 34 und 35 und eine
Winkelgeschwindigkeits-Detektionsschaltung 25b, die ein
Winkelgeschwindigkeits-Ausgangssignal von den Detektionssignalen
der piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 erhält.
Die Rückkopplungsschaltung 25a umfaßt einen Verstärker 101,
einen Gleichrichter 103, ein Tiefpaßfilter 104, eine
Referenzspannungsquelle 102, einen Differenzenverstärker 105,
eine Phasenverschiebungsschaltung und einen Vervielfacher
(multiplier).
Die Winkelgeschwindigkeits-Detektionsschaltung umfaßt einen
Verstärker 108, eine Periodenmeßschaltung 109, ein Tiefpaßfilter
110 und einen Verstärker 111.
Der Betrieb der Schaltung 25 wird als nächstes beschrieben.
Zuerst wird die Rückkopplungsschaltung 25a beschrieben.
Ausgangssignale der piezoelektrischen Rückkopplungselemente 34
und 35 werden mit dem Verstärker 101 verstärkt und werden der
Phasenverschiebungsschaltung 106 zugeführt, um eine Schwingung
bei einem Resonanzwert des Vibrators 20 zu erzeugen.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 101 wird auf der anderen
Seite in eine DC-Spannung konvertiert, die der Ausgangsamplitude
der piezoelektrischen Rückkopplungselemente 34 und 35
entspricht, und durchläuft dann den Gleichrichter 103 und das
Tiefpaßfilter 104. Um die Ausgangsamplituden der
piezoelektrischen Rückkopplungselemente 34 und 35 konstant zu
halten, werden die Ausgangssignale des Tiefpaßfilters 104 und
die Ausgangssignale der Referenzspannungsquelle 102
differentiell mit einem Differentialverstärker 105 verstärkt.
Das Differentialverstärkersignal wird mit dem Ausgangssignal der
Phasenverschiebungsschaltung 106 mit dem Vervielfacher 107
multipliziert.
Das so multiplizierte Signal wird den piezoelektrischen
Anregungselementen 32 und 33 zugeführt. Somit wird der Vibrator
20 selbst erregt, so daß die Amplitude konstant wird.
Im folgenden wird die Winkelgeschwindigkeits-Meßschaltung 25b
beschrieben.
Ausgangssignale der piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31
werden mit dem Verstärker 108 multipliziert, und ihre Perioden
werden von der Periodenmeßschaltung 109 auf der Grundlage der
Phase der Phasenverschiebungsschaltung 106 gemessen. Die
Ausgangssignale durchlaufen dann das Tiefpaßfilter 110 und den
Verstärker 111, wodurch das Ausgangssignal proportional zu der
zu messenden Winkelgeschwindigkeit gemacht werden kann.
Fig. 8 zeigt Wellenformen bei Punkten 201 bis 205 von Fig. 7,
von denen entnommen werden kann, daß die Ausgangswellenform 201
des Verstärkers 101 und die Ausgangswellenform 202 der
Phasenverschiebungsschaltung 106 in der Phase voneinander um 90°
abweichen.
Die Ausgangswellenform 203 des Verstärkers 108 enthält
Spannungen, die von den Versatzausgangssignalen der
piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 erzeugt werden,
eine Winkelgeschwindigkeit im Uhrzeigersinn und eine
Winkelgeschwindigkeit im Gegenuhrzeigersinn. In Fig. 8 ist das
Signal im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn mit einer
punktierten Linie angedeutet.
Bezugszeichen 204 stellt ein durch Messen der Signalperiode der
Ausgangswellenform 203 auf der Grundlage der Phase der
Ausgangswellenform 202 der Phasenverschiebungsschaltung 106
erhaltenes Signal dar, d. h. es stellt die
Ausgangswellenfunktion der Periodenmeßschaltung 109 dar.
Die Ausgangswellenform 204 enthält keine DC-Komponente, die von
dem Versatz erzeugt wurde, sondern enthält ein positives
Ausgangssignal, das von der Winkelgeschwindigkeit im
Uhrzeigersinn erzeugt wird und ein negatives Ausgangssignal, das
von der Winkelgeschwindigkeit im Gegenuhrzeigersinn erzeugt
wird.
Bezugszeichen 205 bezeichnet die Wellenform eines
Winkelgeschwindigkeits-Ausgangssignals, das schließlich das
Tiefpaßfilter 110 und den Verstärker 111 durchlaufen hat.
Im folgenden ist der Grund beschrieben, warum die
piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 bei dem Vibrator 20
des zweiten Ausführungsbeispiels in Abschnitten unter den
piezoelektrischen Anregungselementen 32 und 33 vorgesehen sind
Fig. 9 ist eine Vorderansicht des Vibrators 20 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
Hier werden die Wurzelabschnitte des ersten Vierkantpols 51 und
des zweiten Vierkantpols 52 des Vibrators 20 als bei einem Punkt
Null angenommen. Fig. 10(a) und 10(b) stellen Schwankungen in
ihren Empfindlichkeiten und Amplituden hinsichtlich der
Positionen der piezoelektrischen Detektorelemente 30, 31 und der
piezoelektrischen Anregungselemente 32, 33 mit dem Punkt Null
als eine Bezugsposition dar.
Wie aus Fig. 10(a) und 10(b) hervorgeht, wächst die
Empfindlichkeit, wenn sich die Positionen der piezoelektrischen
Detektorelemente 30 und 31 dem Punkt Null des Vibrators 20
nähern.
Zudem wächst die Amplituden, wenn die piezoelektrischen
Anregungselemente 32 und 33 sich dem Punkt Null annähern. Die
Amplitude ändert sich fast nicht, selbst wenn die
piezoelektrischen Anregungselemente 32 und 33 an Positionen
unterhalb des Punktes Null vorgesehen sind, sofern sich ihre
Positionen innerhalb einer Entfernung von 4 mm von dem Punkt
Null befinden, aber die Amplitude nimmt drastisch ab, wenn ihre
Positionen von dem Punkt Null um mehr als 4 mm entfernt werden.
Es geht aus Fig. 10(a) und 10(b) hervor, daß bevorzugte
Eigenschaften erhalten werden, solange die piezoelektrischen
Detektorelemente 30, 31 und die piezoelektrischen
Anregungselemente 32, 33 näher an dem Punkt Null des Vibrators
20 angeordnet sind. Es geht ferner daraus hervor, daß die
piezoelektrischen Anregungselemente 32 und 33 an Positionen
unterhalb des Punktes Null anstelle der piezoelektrischen
Detektorelemente 30 und 31 vorgesehen werden können.
Die gegenwärtigen Erfinder haben auch die Spannungsverteilung
berücksichtigt, die von dem Vibrator 20 erzeugt wird.
Das heißt, daß die Spannung in dem Winkelgeschwindigkeitssensor
der vorliegenden Erfindung, der in Fig. 48 gezeigt ist, und wie
später beschrieben wird, im wesentlichen in der Nähe des
Wurzelabschnittes (nahe dem Punkt Null) des Vibrators 20 erzeugt
wird.
Die piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 messen daher
auch die Spannung, wenn sie an Stellen vorgesehen sind, wo die
Spannung konzentriert ist, so daß ein genaues Messen der
Winkelgeschwindigkeit schwierig ist.
Das heißt, es ist nicht wünschenswert, die piezoelektrischen
Detektorelemente 30 und 31 nahe dem Punkt Null vorzusehen, da
sie Rauschen aufgrund der Spannungskonzentrationen messen.
Wegen der obengenannten Gründe sind gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel die piezoelektrischen Detektorelemente 30
und 31 auf oberen Teilen der Vierkantpole angeordnet, und die
piezoelektrischen Anregungselemente 32 und 33 sind auf unteren
Teilen der Vierkantpole angeordnet.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die piezoelektrischen
Anregungselemente 32 und 33 zudem bei um 4 mm niedrigeren
Positionen als der Punkt Null angeordnet, um die
piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 so nah wie möglich
an den Punkt Null zu bringen.
Zudem wird eine Entfernung H von 2 mm zwischen den Unterseiten
der piezoelektrischen Detektorelemente 30, 31 und den Oberseiten
der piezoelektrischen Anregungselemente 32, 33 aufrechterhalten.
Dies wird gemacht, da, wenn die Entfernung kleiner als 1 mm ist,
die piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 die Wirkung der
piezoelektrischen Anregungselemente 32 und 33 messen.
Das obenbeschriebene Ausführungsbeispiel betraf einen
Winkelgeschwindigkeitssensor vom Stimmgabeltyp mit
Vierkantpolen. Die Erfindung kann jedoch auf einen Sensor vom
Abgleichstück-Typ, wie in Fig. 11 und 12 gezeigt, angewendet
werden.
Das heißt, daß, wie in Fig. 11 gezeigt, ein piezoelektrisches
Anregungselement 61 an einem Mittenabschnitt der Vorderfläche
eines Vierkantpoles 60 befestigt wird. Dann werden
piezoelektrische Detektorelemente 62 und 63 an unteren und
oberen Abschnitten auf der rechten Fläche des Vierkantpoles 60
befestigt.
Wie in Fig. 12 gezeigt, werden zudem piezoelektrische
Anregungselemente 66 und 67 an oberen und unteren Abschnitten
auf der Vorderfläche des Vierkantpoles 65 befestigt, und ein
piezoelektrisches Detektorelement 68 ist an einem zentralen
Abschnitt auf der rechten Seitenfläche des Vierkantpoles 65
befestigt.
Ein viertes Ausführungsbeispiel betrifft eine andere Anordnung
für den Aufbau des Vibrators 20 der vorliegenden Erfindung. Fig.
13(a) bis 13(c) stellen einen Winkelgeschwindigkeitssensor 70
dar, der einen Vibrator 20 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
aufweist. Die Eigenschaft des vierten Ausführungsbeispiels
besteht darin, daß der Vibrator 20 und die Schaltung 25 parallel
zueinander angeordnet sind. Die Ausgestaltung des
Winkelgeschwindigkeitssensors 70 wird nun genauer beschrieben.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 70 weist die Schaltung 75 und
den Vibrator 20 auf, die parallel auf einem Steg 71 angeordnet
sind.
Das heißt, eine Klemmvorrichtung 72 ist vorgesehen, um den
Stützabschnitt 53 des Vibrators 20 zu halten, und beide Enden
72a und 72b der Klemmvorrichtung 72 sind mit dem Steg
punktverschweißt. Zudem ist ein Halteabschnitt 72c der
Klemmvorrichtung 72 auf dem Stützabschnitt 53 des Vibrators 20
punktgeschweißt, so daß die Klemmvorrichtung 72 und der
Stützabschnitt 53 fest miteinander verbunden sind.
Aufgrund dieser Anordnung ist der Vibrator 20 an der Fläche 71a
des Steges 71 befestigt.
Zudem ist die Schaltung 25 zwischen dem Steg 71 und dem Vibrator
20 angeordnet, d. h. auf der Fläche 71a des Steges 72.
Das Detektionssignal des Vibrators 20 wird dem Schaltkreis 25
über einen Signalausgabedraht, der nicht gezeigt ist, zugeführt.
Das von der Schaltung 25 verarbeitete Signal wird der anderen
Fläche 71b des Steges 71 durch einen Stift 73 zugeführt. Das von
der Schaltung 25 verarbeitete Signal wird einer
Verarbeitungsschaltung, die nicht gezeigt ist, über den Stift
73, den Leitdraht 74 und den Verbinder 75 zugeführt.
Eine Abdeckung 76 wird auf einer Fläche 71a des Steges 71
befestigt, so daß sein gesamter Umfang so verschweißt wird, daß
der Vibrator 20 durch die Schaltung 25 bedeckt sind.
Aufgrund der hermetischen Abdichtung, die für die Abdeckung 76,
den Steg 71 und den Stift 73 vorgesehen sind, sind der Vibrator
20 und die Schaltung 25 nicht direkt der offenen Atmosphäre
ausgesetzt.
Der Aufbau des vierten Ausführungsbeispiels ermöglicht es, den
Vibrator 20 und die Schaltung 25 parallel und nahe aneinander
anzuordnen. Daher wird das Meßsignal des Vibrators 20 der
Schaltung 25 über die kürzeste Entfernung zugeführt, und die
Ausführungsform wird in einer kleinen Größe verwirklicht, und
die Wirkung von Rauschsignalen von außen wird minimiert.
Das fünfte Ausführungsbeispiel beschreibt eine andere Anordnung
zum Unterstützen des Vibrators 20 im Hinblick auf Fig. 14(a) und
14(b).
Der Vibrator 20 wird mit seinem Stützabschnitt 53 in Kontakt
gehalten, welcher unter Kraftaufwendung in ein in dem Gehäuse 81
ausgebildetes Einpaßloch eingeführt wird.
Das Gehäuse 81 weist Anschlüsse 82 auf, welche durch
Einsetzschmelzen gebildet wird. Die Signalausgabe-Leitdrähte
sind mit den Anschlüssen 82 durch Löten verbunden, so daß
Signale der piezoelektrischen Anregungselemente 32, 33 und
Signale der piezoelektrischen Rückkopplungselemente 34, 35
diesen übergeben werden können. Zudem sind die
Signalausgabedrähte mit den Anschlüssen 83 durch Löten so
verbunden, daß Signale der piezoelektrischen Detektorelemente 30
und 31 dorthin übertragen werden können.
Bei der obenbeschriebenen Anordnung werden die Signale über die
Anschlüsse 82 und 83 nach draußen gegeben.
Das Masseausgangssignal des Vibrators 20 wird über einen
Masseanschluß 84 nach außen gegeben, der mit dem Vibrator 20
beispielsweise mittels Punktschweißen verbunden ist.
Ein Flanschabschnitt 85 mit einem runden herausgeschnittenen
Loch 85a wird in beiden Flügeln des Gehäuses 81 ausgebildet. In
das runde Loch 85a wird ein Befestigungsabschnitt 87 eingepaßt,
der aus einem derartigen Material wie Gummi oder dergleichen
besteht, und der an einem Ende des Stützelements 86 ausgebildet
ist. Zudem wird ein Befestigungsabschnitt 88 an dem anderen Ende
des Stützelements 86 in ein nicht gezeigtes Gehäuse eingepaßt.
In der obenbeschriebenen Anordnung sind die Auflage auf der
nicht gezeigten Gehäuseseite und das Gehäuse 81 über das
Stützelement 86 miteinander befestigt.
In dem sechsten, in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung liegt eine Eigenschaft in den auf dem
Vibrator vorgesehenen piezoelektrischen Elementen und in einem
auf den piezoelektrischen Elementen ausgebildeten
Elektrodenmuster.
Das heißt, piezoelektrische Detektorelemente 93, 94 und
piezoelektrische Anregungs-/Rückkopplungselemente 95, 96 mit der
gleichen Breite wie die Breite der Fläche auf einer Seite eines
ersten Vierkantpoles 91 und eines zweiten Vierkantpoles 92, die
einen Vibrator 90 bilden, sind an dem Vibrator 90 befestigt.
Die Elektroden auf den piezoelektrischen Anregungs-/
Rückkopplungselementen 95 und 96 werden mit einer Ag-Paste oder
dergleichen musterförmig aufgebracht. Aufgrund des
Musteraufbringens werden Rückkopplungsabschnitte 95a, 96a und
Anregungsabschnitte 95a, 96b auf den Flächen der
piezoelektrischen Anregungs-/Rückkopplungselemente 95 und 96
gebildet. Eingangssignale in und Ausgangssignale von den
piezoelektrischen Elementen 93 bis 96 werden nahe dem
Stützabschnitt 98 des Vibrators 90 über die Ag-Paste oder
dergleichen und die Signalentnahmeelektroden 97a bis 97d, welche
musterförmig aufgebracht sind, entnommen.
Von da an werden die Signale der Außenseite des Gehäuses 81 über
flexible plattenartige elastische Elektroden 99a bis 99d (nur
99b ist dargestellt) geleitet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die elastischen Elektroden
99 über Anschlüsse 83, die auf dem Gehäuse 81 ausgebildet sind,
verbunden. Die elastischen Elektroden 99 können jedoch direkt
auf dem Gehäuse 81 ausgebildet werden.
Bei dem Vibrator 90 des sechsten Ausführungsbeispiels werden die
piezoelektrischen Detektorelemente bei Positionen oberhalb der
piezoelektrischen Anregungselemente verbunden. Es gibt jedoch
keine besondere Begrenzung, und es ist wichtig, daß die
piezoelektrischen Detektorelemente den piezoelektrischen
Anregungselementen nicht gegenüberliegen sollten.
Das siebte Ausführungsbeispiel betrifft das Verarbeiten von
Vibratorsignalen.
Die Corioliskraft wird bestimmt durch
F = ZmΩ×V
Ω: Eingangswinkelgeschwindigkeit,
V: Geschwindigkeit an der Vibratorspitze.
Ω: Eingangswinkelgeschwindigkeit,
V: Geschwindigkeit an der Vibratorspitze.
Wenn die Auslenkung l des Vibrators gegeben ist durch
l = L·sin wt
L: maximale Vibratorauslenkung,
w: Resonanzwinkelfrequenz des Vibrators,
dann ist die Spitzengeschwindigkeit V gegeben durch
V = dl/dt = L·w·cos wt
und die Corioliskraft ist gegeben durch F = ZnΩ×L·w·wswt.
L: maximale Vibratorauslenkung,
w: Resonanzwinkelfrequenz des Vibrators,
dann ist die Spitzengeschwindigkeit V gegeben durch
V = dl/dt = L·w·cos wt
und die Corioliskraft ist gegeben durch F = ZnΩ×L·w·wswt.
Wenn daher die Amplitude L an der Spitze konstant gehalten wird,
wird eine Spannung erzeugt, die proportional zu der
Eingangswinkelgeschwindigkeit Ω ist.
Bei dem zweiten, in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel werden
die piezoelektrischen Rückkopplungselemente 34 und 35 so
gesteuert, daß ihre Ausgangssignale konstant gehalten werden.
Das siebte, in Fig. 16 gezeigte Ausführungsbeispiel benötigt
keine Amplitudenregelung.
Das Prinzip besteht darin, daß die Ausgangssignale der
piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 anstelle desjenigen
der Periodenmeßschaltung 109 mit dem Teiler 112 durch die
Ausgangssignale geteilt werden, welche durch Phasenverschiebung
um 90° der Ausgangssignale der piezoelektrischen
Rückkopplungselemente 34 und 35 mit der Teiler 112 erhalten
werden, so daß sie nicht von der Auslenkung l des Vibrators
beeinträchtigt werden.
Die Teilung wird wie im folgenden beschrieben ausgeführt. Zuerst
wird die Auslenkung l in der Phase um 90° zu l′ verschoben, d. h.,
l′ = L·sin (wt + π/2) = L·cos·wt.
Dann wird die Teilung
welche für L nicht länger von Bedeutung ist, und die Amplitude
muß nicht geregelt werden.
Fig. 17 zeigt Wellenformen bei Abschnitten 202 und 205 bei dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 16.
Fig. 18 veranschaulicht eine Verarbeitungsschaltung, die keine
Amplitudenregelung benötigt. Dies wird durch Abgleichen
Beschneiden) der piezoelektrischen Detektorelemente mit einem
Laser erzielt, um eine geeignete Versatzspannung zu erzielen.
Wenn nun
VOF = VOF·cos wt
Vw = Vw·sin wt,
dann ist das Ausgangssignal Vs des piezoelektrischen Detektorelementes 2 gegeben durch
Vs = VOF + Vw = VOF·cos wt + Vw·sin wt.
Vw = Vw·sin wt,
dann ist das Ausgangssignal Vs des piezoelektrischen Detektorelementes 2 gegeben durch
Vs = VOF + Vw = VOF·cos wt + Vw·sin wt.
Hierbei ist, wenn VOF << Vw, dann
Vs = VOF cos (wt + ΔΦ).
Vs = VOF cos (wt + ΔΦ).
Dann entspricht das gemessene ΔΦ der
Eingangswinkelgeschwindigkeit.
In Fig. 18 werden die Ausgangssignale der piezoelektrischen
Rückkopplungselemente 34 und 35 mit dem Verstärker 101
verstärkt.
Die Phasen werden dann um 90° mit der
Phasenverschiebungsschaltung 106 phasenverschoben, und die
Signale werden mit einem Komparator 113 in digitale Signale
verwandelt.
Auf der anderen Seite werden die Ausgangssignale der
piezoelektrischen Detektorelemente 30 und 31 mit dem Verstärker
108 verstärkt und werden mit einem Komparator 114 in digitale
Signale verwandelt.
Es wird ein EX-OR 115 dieser Signale erhalten und wird durch das
Tiefpaßfilter 110 und den Verstärker 111 geführt, um ein
Winkelgeschwindigkeits-Ausgangssignal zu erhalten.
Fig. 19 stellt Wellenformen bei Abschnitten 203, 205, 207, 208
und 209 des Ausführungsbeispiels der Fig. 18 dar.
Was den Versatz betrifft, so haben die digitalen Signale 207 und
208 Phasen, die voneinander um 90° abweichen und daher wird
Signal 209 zu einem Digitalsignal mit einem Tastverhältnis von
50%.
Wenn die Winkelgeschwindigkeit der linken Seite eingegeben wird,
wird das Tastverhältnis größer als 50% und die
Winkelgeschwindigkeit im Uhrzeigersinn führt zu einem kleineren
Tastverhältnis als 50%. Das Signal wird durch ein Tiefpaßfilter
110 und den Verstärker 111 geleitet, um ein
Winkelgeschwindigkeitssignal zu erhalten.
Die gegenwärtigen Erfinder haben gründliche Untersuchungen
durchgeführt, um das Problem zu lösen, daß selbst mit dem zuvor
erwähnten Winkelgeschwindigkeitssensor der vorliegenden
Erfindung unerwünschte Vibration in einem Stützabschnitt 340
erzeugt wird, wenn die Sensoreinheit durch Verwendung eines
dünnen Elementes wie ein Stift 340 mit einem kreisförmigen
Querschnitt unterstützt wird und insbesondere, wie in Fig. 23
gezeigt, in einem Fall, in dem der Vibrator aufgrund von während
einer Herstellungsstufe entstandenen Dispersion nicht im
Gleichgewicht ist. Das heißt, der Vibrator ist nicht fest
unterstützt, die Vibration weist einen so großen Verlust auf,
daß der Vibrator nicht leistungsfähig vibriert, der
Vibrationsverlust beeinträchtigt das von dem Sensor ausgegebene
Versatzsignal nachteilig und unterliegt zudem einer Änderung,
die von der einen Temperaturdrift-Versatz verursachenden
Temperatur abhängt. Die Erfinder haben das obige Problem durch
einen unten beschriebenen technischen Aufbau gelöst.
Das heißt, ein erster Gesichtspunkt befaßt sich mit einem
Winkelgeschwindigkeitssensor, der ein piezoelektrisches
Vibrationsgyroskop vom Typ einer Stimmgabel mit Vierkantpolen
verwendet, in dem zwei Vierkantpole von einem Basisabschnitt
über einen Stützabschnitt in der Form eines Vierkantpoles
unterstützt werden, und piezoelektrische Anregungselemente und
piezoelektrische Detektorelemente auf den Flächen der in rechtem
Winkel zueinander stehenden Flächen der Vierkantpole befestigt
sind, wobei die Vibration in dem Basisabschnitt weniger als 1,5%
der Vibration in den Vierkantpolen beträgt, die von den darauf
befestigten piezoelektrischen Anregungselementen erzeugt wird.
Ein zweiter Gesichtspunkt betrifft einen
Winkelgeschwindigkeitssensor, der ein piezoelektrisches
Vibrationsgyroskop vom Typ einer Stimmgabel mit Vierkantpolen
verwendet, in welchem zwei Vierkantpole von einem Basisabschnitt
über einen Stützabschnitt in der Form eines Vierkantpoles
unterstützt werden, und piezoelektrische Anregungselemente und
piezoelektrische Detektorelemente auf den Flächen der in einem
rechten Winkel zusammentreffenden Vierkantpole befestigt sind,
wobei der Stützabschnitt eine Breite aufweist, die kleiner als 5
mm ist.
Ein dritter Gesichtspunkt betrifft einen
Winkelgeschwindigkeitssensor, bei dem die Dicke des
Stützabschnittes fast die gleiche ist, wie die Dicke der
Vierkantpole.
Ein vierter Gesichtspunkt betrifft einen
Winkelgeschwindigkeitssensor, bei dem die Breite des
Stützabschnittes in einem Bereich liegt, der kleiner als 5 mm
aber größer als 0,5 mm ist.
Ein fünfter Gesichtspunkt betrifft einen
Winkelgeschwindigkeitssensor, der ein piezoelektrisches
Vibrationsgyroskop vom Typ einer Stimmgabel mit Vierkantpolen
verwendet, in dem zwei Vierkantpole von einem Basisabschnitt
über einen Stützabschnitt der Form eines Vierkantpoles
unterstützt wird, und piezoelektrische Anregungselemente und
piezoelektrische Detektorelemente auf den in einem rechten
Winkel aufeinandertreffenden Flächen der Vierkantpole befestigt
sind, wobei, wenn die Breite des Stützabschnittes A Millimeter
beträgt, die Breite der Vierkantpole B Millimeter beträgt, und
die Länge des Stützabschnittes C Millimeter beträgt, eine
Beziehung
A 0.4×C + B (1)
erfüllt ist.
Ein sechster Gesichtspunkt betrifft einen
Winkelgeschwindigkeitssensor, der ein piezoelektrisches
Vibrationsgyroskop vom Typ einer Stimmgabel mit Vierkantpolen
verwendet, in welchem zwei Vierkantpole von einem Basisabschnitt
über einen Stützabschnitt der Form eines Vierkantpoles
unterstützt werden, und piezoelektrische Anregungselemente und
piezoelektrische Detektorelemente auf den in einem rechten
Winkel aufeinandertreffenden Flächen der Vierkantpole befestigt
sind, wobei, wenn die Breite des Stützabschnittes A Millimeter
beträgt, die Breite der Vierkantpole B Millimeter beträgt, und
die Länge des Stützabschnittes C Millimeter beträgt, eine
Beziehung
0.4×C + B-1 A 0.4×C + B + 1 (2)
erfüllt ist.
erfüllt ist.
Das heißt, die Verwendung der obenbeschriebenen technischen
Ausgestaltung ermöglicht es, den Vibrator, selbst wenn er nicht
im Gleichgewicht ist, zu unterstützen und einen
Winkelgeschwindigkeitssensor zu realisieren, der wirksam
Vibrationen erzeugt, wobei nur ein sehr geringer
Vibrationsverlust auftritt.
Genauer gesagt kann der Vibrator dadurch stabilisiert werden,
daß die Breite des Stützelementes kleiner als 5 mm festgesetzt
wird oder dadurch, daß Dimensionen, die eine der obengenannten
Beziehungen (1) oder (2) erfüllen, gewählt werden.
Das heißt, die Vibrationsenergie kann wirksam in die Stimmgabel
eingeschlossen werden, selbst wenn der Vibrator auf der rechten
und der linken Seite aufgrund von Herstellungsfehlern in der
Dimension während des Herstellungsverfahrens des Gyroskops
verschiedene Größen haben.
Entsprechend wird der unerwünschte Vibrationsverlust erniedrigt
und Rauscherzeugung wird unterdrückt.
Eine Abnahme des unerwünschten Vibrationsverlusts hilft, eine
Vibrationsbedingung festzulegen, die gegen Temperaturänderungen
stabil ist und es ermöglicht, gute Temperatureigenschaften zu
erzielen.
Ausführungsbeispiele der obengenannten Gesichtspunkte werden nun
im Zusammenhang mit den Figuren beschrieben.
Fig. 25 veranschaulicht einen Winkelgeschwindigkeitssensor, der
ein piezoelektrisches Vibrationsgyroskop vom Typ einer
Stimmgabel mit Vierkantpolen dieses Ausführungsbeispiels
verwendet. Zwei Vierkantpole 403 und 404 sind von einem
Basisabschnitt 401 über einen Stützabschnitt 402 in der Form
eines Vierkantpoles unterstützt.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor umfaßt den Basisabschnitt 401,
den Stützabschnitt 402 und die Vierkantpole 403 und 404. Die
Vierkantpole 403 und 404 haben einen viereckigen Querschnitt und
fast die gleiche Dicke.
Ein piezoelektrisches Anregungselement 405 ist an einem unteren
Abschnitt auf der linken Seitenfläche des Vierkantpoles 403
befestigt und ein piezoelektrisches Anregungselement 406 ist auf
dem unteren Teil der rechten Seitenfläche des Vierkantpoles 404
befestigt. Wenn eine AC-Spannung an die piezoelektrischen
Anregungselemente 405 und 406 angelegt wird, vibrieren die
Vierkantpole 403 und 404 in den Rechts- und Linksrichtungen der
Fig. 25.
Ein piezoelektrisches Detektorelement 407 ist an dem oberen Teil
der Vorderfläche des Vierkantpoles 403 befestigt, und ein
piezoelektrisches Detektorelement 408 ist auf dem unteren Teil
der Vorderfläche des Vierkantpoles 403 befestigt. Wenn eine
Rotationswinkelgeschwindigkeit auf die Mittenachse der
Vierkantpole 403 und 404 (Vibrator) ausgeübt wird, messen die
piezoelektrischen Detektorelemente 407 und 408 als eine Spannung
die Corioliskraft, die in Fig. 25 in der Rückwärts- und
Vorwärtsrichtung wirkt und die Vibration der Vierkantpole 403
und 404 begleitet, die von der an die piezoelektrischen
Anregungselemente 405 und 406 angelegte AC-Spannung erzeugt
wird.
Piezoelektrische Rückkopplungselemente 409 und 410 werden an
Positionen oberhalb der piezoelektrischen Anregungselemente 405
und 406 befestigt und werden zum Überwachen der
Vibrationsbedingung und zum Bewirken der Selbsterregung
verwendet.
Die piezoelektrischen Anregungselemente 405 und 406 werden einer
Expansion und Kontraktion unterzogen, wenn eine AC-Spannung
daran angelegt wird, und die Vierkantpole 403 und 404 vibrieren
in der Richtung der Anregungsvibration. Wenn eine
Rotationswinkelgeschwindigkeit auf die Mittenachse der
Vierkantpole 403 und 404 (Vibrator) unter dieser Bedingung
einwirkt, wird aufgrund der Corioliskraft eine Detektorvibration
erzeugt, und aufgrund der Biegevibration werden in den
piezoelektrischen Detektorelementen 407 und 408 Signale erzeugt.
Dann wird die Winkelgeschwindigkeit auf der Grundlage der
Signale der piezoelektrischen Detektorelemente 407 und 408
gemessen. Hier weist der Stützabschnitt 402 eine Breite A von 3
mm auf.
Im folgenden werden die Ergebnisse verschiedener Experimente
beschrieben.
Der in Fig. 25 gezeigte Winkelgeschwindigkeitssensor ist nicht
in der Lage, eine stabile Vibration ausreichend
aufrechtzuerhalten, wenn Fehler in der Form und Größe zwischen
den zwei Vierkantpole 403 und 404 bestehen, oder wenn Fehler
hinsichtlich der Masse zwischen den piezoelektrischen Elementen
(piezoelektrische Anregungselemente 405, 406, piezoelektrische
Detektorelemente 407, 408) der beiden Vierkantpole bestehen.
Jeder Fehler tritt als Vibration in dem Basisabschnitt 401 in
Erscheinung.
Bei diesem, in Fig. 26 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
Breite des linken Vierkantpoles 403 als 3,0 mm gewählt, und die
Breite des rechten Vierkantpoles 404 ist als 2,7 mm gewählt. Das
heißt, die Breite wird im Gegensatz zu der normalen Breite von
3,0 mm des Vierkantpoles um 10% in negative Richtung geändert,
unter der Annahme, daß der Vierkantpol 404 der rechten Seite die
Breite von 2,7 mm hat. Dann werden eine Anzahl von Experimenten
mit einer vorbestimmten Basisabschnitt-Position 401, die als
Punkt X bestimmt wird, durchgeführt.
Fig. 27 bis 31 veranschaulichen eine Beziehung zwischen der
Amplitude des Basisabschnittes 401 und der Breite des
Stützabschnittes A, wenn die Größe des piezoelektrischen
Vibrationsgyroskops vom Typ einer viereckigen Stimmgabel
geändert wird.
Hier wird, wie in Fig. 25 gezeigt, der Abstand, um den die
Vierkantpole (Vibratoren) 403 und 404 voneinander entfernt sind
mit W bezeichnet, die Breite der Vierkantpole 403 und 404 wird
mit B bezeichnet, ihre Länge wird mit L bezeichnet, die Länge
des Stützabschnitts wird mit C bezeichnet und die Länge des
Wurzelabschnitts der Vierkantpole 403 und 404 wird mit D
bezeichnet.
Fig. 27 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Vibration in
dem Basisabschnitt 401, welche die Vibration des
Basisabschnittes 401 der Fig. 26 an dem Punkt X ist, und der
Breite des Stützabschnittes A, wenn die Länge C des
Stützabschnitts geändert wird.
Wie aus Fig. 27 hervorgeht, nimmt der Unterschied in der
Amplitude mit einer Abnahme der Breite A des Stützabschnittes
ab. Daher wird die Vibration stabilisiert, wenn die Breite A des
Stützabschnittes abnimmt.
Fig. 28 veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Vibrator bei
dem Punkt X des Basisabschnittes 401 und der Breite A des
Stützabschnittes, wenn die Breite B der Vierkantpole 403 und 404
geändert wird.
Fig. 29 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Amplitude an
dem Punkt X des Basisabschnittes 401 und der Breite A des
Stützabschnittes, wenn die Entfernung W geändert wird, um die
die Vierkantpole 403 und 404 voneinander getrennt sind. Fig. 30
zeigt eine Beziehung zwischen der Vibration an einem Punkt X des
Basisabschnittes 401 und der Breite A des Stützabschnittes, wenn
die Länge L der Vierkantpole 403 und 404 geändert wird. Fig. 31
zeigt eine Beziehung zwischen der Vibration an dem Punkt X des
Basisabschnittes 401 und der Breite A des Stützabschnittes, wenn
die Länge D der Wurzelabschnitte der Vierkantpole 403 und 404
geändert wird.
Aus Fig. 27 bis 31 wird klar, daß die Amplitude an dem Punkt X
des Basisabschnittes 401 von der Entfernung W, um welche die
Vierkantpole 403 und 404 voneinander getrennt sind, der Länge L
der Vierkantpole 403 und 404, der Länge D der Wurzelabschnitte
der Vierkantpole 403 und 404 oder der Breite B der Vierkantpole
und der Länge C des Stützabschnittes beeinträchtigt wird.
Wie oben beschrieben, wird festgestellt, daß die Amplitude des
Basisabschnittes 401 mit einer Abnahme in der Breite A des
Stützelementes abnimmt. Das heißt, die Breite A des
Stützabschnitts ist ein Faktor, der die Amplitude des
Basisabschnittes dominiert, und es wird gefunden, daß die
Amplitude des Basisabschnittes mit einer Abnahme in der Breite A
des Stützabschnittes abnimmt.
Fig. 32 veranschaulicht eine Beziehung zwischen den
Temperaturdrift-Eigenschaften eines Nullpunktes und der Breite A
des Stützabschnittes, welche für das Gyroskop wichtig ist.
Wie aus Fig. 32 hervorgeht, ist die Temperaturdrift klein und es
werden gute Eigenschaften erzielt, wenn die Breite A des
Stützabschnittes 402 klein ist, wie die Vibrationsergebnisse in
dem Basisabschnitt 401.
Es wurde zudem festgestellt, daß ausreichende Temperaturdrift-
Eigenschaften erhalten werden, wenn die Breite des
Stützabschnittes kleiner als 5 mm ist. Wenn die Ergebnisse mit
den Vibrationsergebnissen des Basisabschnittes 401
zusammengestellt werden, stimmt die Breite A des
Stützabschnittes, die kleiner als 5 mm ist, damit überein, daß
die Amplitude des Basisabschnittes 401 kleiner als 1,5% der
Amplitude an der Spitze ist.
Es wird daher in Erwägung gezogen, daß ein Sensor mit guten
Eigenschaften erhalten werden kann, wenn der Stützabschnitt so
ausgebildet ist, daß die Amplitude des Basisabschnittes kleiner
als 1,5% wird.
Aus Fig. 27 bis 31 wird leicht verständlich, daß die Abnahme der
Breite A des Stützabschnittes eines der Mittel zum Erhalten
eines Vibrationsgyrostaten mit guten Temperaturdrift-
Eigenschaften ist.
In der Praxis wird jedoch durch die Herstellungsschritte für den
Sensor eine Beschränkung auferlegt. Wenn die Dicke des
Stützabschnittes 2 nicht erniedrigt werden kann, sollte die Form
des Stützabschnittes 402 so ausgebildet werden, daß die
Schwingung des Basisabschnittes 401 infolge des
Vibrationsverlustes kleiner als 1,5% wird.
Wie oben beschrieben, ist die Form des Stützabschnittes 402 des
Gyroskops vom Vibrationstyp so ausgestaltet, daß die Vibration
in dem Basisabschnitt 401 kleiner als 1,5% wird, oder genauer
gesprochen, daß die Breite des Stützabschnittes 402 kleiner als
5 mm wird, um ein sehr stabil schwingendes Gyroskop zu erhalten.
Gemäß diesem obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird der
Vibrator stabil unterstützt, wenn der Stützabschnitt 402 so
ausgebildet wird, daß die Amplitude des Basisabschnittes 401,
die durch die Schwingung der Vierkantpole 403 und 404, die von
auf den Vierkantpolen 403 und 404 befestigten piezoelektrischen
Anregungselementen 405 und 406 erzeugt werden, kleiner als 1,5%
der Amplitude der Vierkantpole 403 und 404 werden, oder genauer
gesprochen, wenn die Breite des Stützabschnittes 402 kleiner als
5 mm gewählt wird.
Das heißt, die Vibrationsenergie kann wirksam in der Stimmgabel
eingeschlossen werden, selbst in dem Fall, in dem zwei
Vierkantpole 403 und 404 (Vibratoren) aufgrund von
Dimensionsfehlern verschiedene Größen aufweisen, welche während
dem Herstellen des Gyroskops verursacht wurden. Daher nimmt der
unerwünschte Vibrationsverlust ab, und die Rauscherzeugung wird
unterdrückt. Zudem trägt eine Abnahme in dem unerwünschten
Vibrationsverlust dazu bei, eine Vibrationsbedingung zu
erzielen, welche gegen Temperaturänderung stabil ist, wodurch es
möglich wird, die Temperatureigenschaften zu verbessern. Wie
oben beschrieben, kann der Vibrator zuverlässig gehalten werden,
selbst wenn er nicht im Gleichgewicht ist, und kann wirksam
vibrieren, wobei nur ein geringer Vibrationsverlust auftritt.
Der in dem zehnten Ausführungsbeispiel verwendete
Winkelgeschwindigkeitssensor ist der gleiche wie der in Fig. 26
gezeigte. Im folgenden werden die Ergebnisse einer Vielzahl von
Experimenten im Zusammenhang mit diesem Ausführungsbeispiel
beschrieben.
Fig. 33 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Breite A des
Stützabschnittes und dem Unterschied in der Amplitude bei den
Spitzen der Vierkantpole (Vibratoren) 403 und 404. Der
Unterschied in der Amplitude wird am kleinsten, wenn die Breite
A des Stützabschnittes 3,0 mm beträgt. Es wird dadurch klar, daß
die Vibration stabilisiert wird, wenn die Breite A des
Stützabschnittes 3,0 mm beträgt.
Fig. 34 bis 40 veranschaulichen Beziehungen zwischen der Breite
A des Stützabschnittes und dem Unterschied in der Amplitude an
den Spitzen der Vierkantpole (Vibratoren) 403 und 404, wenn die
Breite B der Vierkantpole (Vibratoren) 403 und 404 und die Länge
C des Stützabschnittes geändert werden. Es ging daraus hervor,
daß eine Positionsbeziehung existiert, die den Unterschied in
der Amplitude an den Spitzen der Vierkantpole (Vibratoren) 403
und 404 minimiert.
Es wird nun angenommen, daß die Größen W, L und D die der
Abschnitte des neunten Ausführungsbeispiels sind.
Fig. 34 zeigt eine Beziehung zwischen dem Unterschied in der
Amplitude und der Breite A des Stützabschnittes, wenn die Breite
B der Vierkantpole 403 und 404 geändert wird (um 10% in Richtung
der negativen Seite in bezug auf die festgelegten Werte 1,5 mm,
3 mm, 5 mm geändert wird). Fig. 35 bis 37 zeigen Beziehungen
zwischen dem Unterschied in der Amplitude und Breite A des
Stützabschnittes, wenn die Länge C des Stützabschnittes 402
geändert wird. Geänderte Größen sind in den Zeichnungen gezeigt.
Von Fig. 34 bis 37 lernt man, daß der Unterschied in der
Amplitude zwischen der rechten Seite und der linken Seite durch
die Breite A des Stützabschnittes, die Breite B der Vierkantpole
403 und 404 und die Länge B der Stützabschnitte 402 geändert
wird.
Fig. 38 zeigt eine Beziehung zwischen dem Unterschied in der
Amplitude und der Breite A des Stützabschnittes, wenn die
Entfernung W, um welche die Vierkantpole 403 und 404 voneinander
getrennt sind, geändert wird. Fig. 39 zeigt eine Beziehung
zwischen dem Unterschied in der Amplitude und der Breite A des
Stützabschnittes, wenn die Länge L der Vierkantpole 403 und 404
geändert wird. Fig. 40 zeigt eine Beziehung zwischen dem
Unterschied in der Amplitude und der Breite A des
Stützabschnittes, wenn die Länge D der Wurzelabschnitte der
Vierkantpole 403 und 404 geändert wird.
Den Fig. 38 und 39 kann entnommen werden, daß der Unterschied in
der Amplitude zwischen der rechten Seite und der linken Seite
durch den Abstand W, um welchen die Vierkantpole 403 und 404
voneinander beabstandet sind, von der Länge L der Vierkantpole
403 und 404 und von der Länge D der Wurzelabschnitte der
Vierkantpole 403 und 404 nicht beeinträchtigt wird.
Fig. 41 zeigt minimale Unterschiede in der Amplitude unter den
obengenannten Bedingungen. Die minimalen Werte werden
gezeichnet, um die folgende Beziehung aufzustellen
A 0,4×C + B
wobei A die Breite des Stützabschnittes 402 (Millimeter), B die
Breite der Vierkantpole 403, 404 (Millimeter), C die Länge des
Stützabschnittes 402 (Millimeter) darstellen.
Es ist zudem wünschenswert, daß eine Beziehung
0,4×C + B-1 A 0,4×C + B + 1
erfüllt ist.
In der obigen Beziehung ist die Breite von 1 mm für (0,4×C +B) gegeben, so daß der Unterschied in der Amplitude kleiner als
10% an den Spitzen der Vierkantpole (Vibratoren) 403 und 404
wird.
Mit dem Stützabschnitt des Gyroskops vom Vibrationstyp
entsprechend der obigen Ausgestaltung wird es möglich, ein
Gyroskop mit einer hohen Vibrationsstabilität zu erlangen.
Das heißt, die Vibrationsenergie kann wirksam innerhalb der
Stimmgabeln eingeschlossen werden, selbst wenn die Vierkantpole
403 und 404 (Vibratoren) unterschiedliche Größen aufgrund von
Dimensionsfehlern haben, die während der Herstellung des
Gyroskops eingeführt wurden. Daher nimmt der Vibrationsverlust
ab, und Rauscherzeugung wird unterdrückt. Zudem trägt ein
Abnehmen in dem unerwünschten Vibrationsverlust dazu bei, eine
Vibrationsbedingung einzurichten, die gegen Temperaturänderungen
stabil ist, und es ermöglicht, die Temperatureigenschaften zu
verbessern. Wie oben beschrieben, kann der Vibrator zuverlässig
gehalten werden, selbst wenn er nicht im Gleichgewicht ist, und
kann zuverlässig vibrieren, wobei nur ein geringer Verlust
auftritt.
Als nächstes wird die Beziehung zwischen der Empfindlichkeit und
einem Unterschied Δf in der Resonanzfrequenz zwischen der
Anregungsvibration und der Detektionsvibration unten
beschrieben.
Die Empfindlichkeit wächst mit einer Abnahme in Δf. Fig. 43
zeigt eine Beziehung zwischen Δf und der Empfindlichkeit, wenn
die Vierkantpole eine Dicke von 3 mm und eine Länge L von 35 mm
in dem Winkelgeschwindigkeitssensor der Fig. 42 aufweisen.
Das heißt, die Empfindlichkeit kann mit einer Abnahme in Δf
erhöht werden.
Jedoch hat eine Abnahme Δf die folgenden Probleme zur Folge.
- 1) Die Empfindlichkeit ist hoch, wenn der Unterschied Δf in der Resonanzfrequenz klein ist. Die Empfindlichkeit ändert sich oder der Versatz ändert sich jedoch leicht abhängig von einer Änderung in der Resonanzfrequenz, die von einer Temperaturänderung verursacht wird, und die Temperatureigenschaften werden verschlechtert.
- 2) Wenn die Winkelgeschwindigkeit periodisch ausgeübt wird oder wenn versucht wird, den Winkelgeschwindigkeitssensor zum Regeln der Lage eines Fahrzeuges zu verwenden, ist eine Reaktion von 0 bis ungefähr 40 Hz vom praktischen Standpunkt aus erforderlich. Die Reaktionseigenschaften weisen bei einem Punkt, bei dem die Winkelgeschwindigkeitsfrequenz fo und der Frequenzunterschied Δf zueinander gleich werden, ein Maximum auf.
Wie in Fig. 45 gezeigt, hat das Gyroskop, das eine
Resonanzfrequenz erreicht hat, eine flache
Reaktionscharakteristik. Wie in Fig. 45 gezeigt, muß Δf größer
als 60 Hz sein, damit das Gyroskop flache
Reaktionscharakteristiken bis zu einer Frequenz von 40 Hz
aufweist.
Wie oben beschrieben, muß der Unterschied Δf in der
Resonanzfrequenz größer als ein vorgegebener Wert sein und
sollte konkret nicht größer als 60 Hz sein.
Wenn Δf zu groß ist, nimmt auf der anderen Seite die
Empfindlichkeit ab. Konkret sollte daher Δf nicht größer als
200 Hz sein.
Um ein Gyroskop vom Stimmgabeltyp mit Vierkantpolen mit guten
Eigenschaften zu erhalten, muß daher ein gewisser Unterschied in
der Resonanzfrequenz zwischen der Anregungsvibration und der
Detektionsvibration aufrechterhalten, welcher tatsächlich von
ungefähr 60 bis ungefähr 200 Hz betragen kann.
Wie oben beschrieben, werden die Resonanzfrequenzen nicht in
vollständige Übereinstimmung zwischen der Anregungsvibration und
der Detektionsvibration gebracht, sondern ein gewisser
Unterschied wird zwischen ihnen aufrechterhalten. Konkret sollte
der Unterschied 60 bis 200 Hz betragen. Hier kann der
Unterschied von 60 bis 200 Hz entweder ein positives Vorzeichen
oder ein negatives Vorzeichen aufweisen. Als Ergebnis wird eine
hohe Empfindlichkeit aufrechterhalten, da die Resonanzfrequenzen
nahe beieinander zwischen der Anregungsvibration und der
Detektionsvibration liegen. Zudem ist keine Feinjustierung zum
Erhalten einer Resonanzfrequenz erforderlich, und die
Herstellungskosten können gesenkt werden. Zudem wird ein
Gyroskop mit guten Temperatureigenschaften verwirklicht, da die
Resonanzfrequenz von einer Temperaturänderung nicht
beeinträchtigt wird.
In dem herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensor mit einer
Stützplatte vom Stimmgabeltyp, in dem zwei Vibrationsstücke mit
viereckigem Querschnitt parallel zueinander angeordnet sind,
sind die piezoelektrischen Anregungselemente zum Erzeugen von
Biegevibration in den Vibrationsstücken und den
piezoelektrischen Detektorelementen zum Messen von in den
Vibratorstücken aufgrund der Coriolikraft erzeugter Spannung mit
den Seitenflächen der Vibratorstücke in rechtem Winkel
zueinander verbunden.
In dem herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensor werden jedoch
die Druckspannung und die Zugspannung gleichzeitig in den
piezoelektrischen Detektorelementen aufgrund der Biegevibration
der Vibratorstücke erzeugt, und die folgenden Probleme
entstehen.
Das heißt, wenn die piezoelektrischen Detektorelemente mit den
Vibrationsstücken an symmetrischen Positionen bezüglich einer
neutralen Biegevibrationsachse der Vibrationsstücke verbunden
sind, werden die infolge der Druckspannung und der Zugspannung
verursachten Offsetkomponenten an den Stellen gegenseitig
gelöscht, an denen die piezoelektrischen Detektorelemente
befestigt sind. In der Praxis werden jedoch Versatzspannungen
von piezoelektrischen Detektorelementen aufgrund von Fehlern in
den Positionen, an denen die piezoelektrischen Detektorelemente
miteinander verbunden sind, von Unausgeglichenheiten in der
Verbindung, von Abweichungen in der neutralen
Biegevibrationsachse und dergleichen erzeugt. Daher wird die
Genauigkeit zum Messen der Winkelgeschwindigkeit verschlechtert.
Um das obengenannte Problem zu lösen, haben die gegenwärtigen
Erfinder ein Verfahren zum Justieren des
Winkelgeschwindigkeitssensors geschaffen, welches in der Lage
ist, die Genauigkeit der Winkelgeschwindigkeitsdetektion durch
Erniedrigen der Versatzkomponenten von den piezoelektrischen
Detektorelementen soweit wie möglich zu verbessern.
Das heißt, in einem Verfahren zum Justieren eines
Winkelgeschwindigkeitssensors, welches die Biegevibration des
Vibrators verwendet, die von piezoelektrischen
Anregungselementen, welche auf dem Vibrator befestigt sind,
erzeugt werden, wird die von den piezoelektrischen
Detektorelementen erzeugte Spannung durch Entfernen eines Teils
der Elektroden von den piezoelektrischen Detektorelementen
justiert, welche die Winkelgeschwindigkeit messen und auf den
Seitenflächen des Vibrators befestigt sind.
Das obige Verfahren entfernt einen Teil der Elektroden der
piezoelektrischen Detektorelemente, die auf den Seitenflächen
des Vibrators ausgebildet sind und mißt die
Winkelgeschwindigkeit. Daher wird von den entfernten Abschnitten
keine Spannung erzeugt und die von der Druckspannung und der
Zugspannung erzeugten Versatzkomponenten werden an den Stellen
gegeneinander ausgelöscht, an denen die piezoelektrischen
Detektorelemente miteinander verbunden sind, wodurch es möglich
wird, die Genauigkeit zum Messen der Winkelgeschwindigkeit zu
erhöhen.
Das obige konkrete Beispiel wird nun als ein elftes
Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit den Zeichnungen
beschrieben.
Fig. 47 ist eine Darstellung, die die Gesamtanordnung des
Winkelgeschwindigkeitssensors veranschaulicht, an welchen das
obenbeschriebene Ausführungsbeispiel angepaßt ist.
In Fig. 47 weist der Winkelgeschwindigkeitssensor 508 dieses
Ausführungsbeispiels eine Platte 507 vom Stimmgabeltyp auf, in
welchem zwei Vierkantpole 501 mit einem viereckigen Querschnitt
parallel zueinander zugeordnet sind.
Mit den Vierkantpolen 501 sind piezoelektrische Detektorelemente
502, piezoelektrische Anregungselemente 503 und piezoelektrische
Rückkopplungselemente 504 verbunden. In der Anordnung dieser
piezoelektrischen Elemente (welche aus piezoelektrischen
Elementen und Elektroden hergestellt sind) gemäß Fig. 47 sind
die piezoelektrischen Detektorelemente 502 an oberen Abschnitten
der Vorderfläche der Vierkantpole 501 angeordnet, und die
piezoelektrischen Anregungselemente 503 sind an unteren
Abschnitten der Außenflächen der Pole 501 angeordnet. Die
piezoelektrischen Rückkopplungselemente 504 sind an Stellen
oberhalb der piezoelektrischen Anregungselemente 503 angeordnet,
so daß sie zu den piezoelektrischen Detektorelementen 502 in
rechten Winkeln benachbart angeordnet sind.
Somit sind die piezoelektrischen Anregungselemente 503 so
angebracht, daß sie in der Richtung Fv vibrieren, und die
piezoelektrischen Detektorelemente 502 messen die von der
Corioliskraft in der Richtung Fc erzeugte Spannung, die in der
Vibratorplatte 501 erzeugt wird und die Erzeugung der
Winkelgeschwindigkeit Ω begleitet. Wenn hier eine Anregungs-AC-
Spannung den piezoelektrischen Anregungselementen 503 zugeführt
wird, vibrieren die Vierkantpole 501 aufgrund der AC-Spannung in
die Richtung Fv, wobei die piezoelektrischen Detektorelemente
502 in die Richtung Fv vibrieren.
In diesem Fall überwachen die piezoelektrischen
Rückkopplungselemente 504 die Vibrationsbedingung in Richtung
von Fv, die von den piezoelektrischen Anregungselementen 503
erzeugt wird, und regeln die AC-Spannung und die den
piezoelektrischen Anregungselementen 503 zugeführte Frequenz, so
daß die Vibrationsbedingung stabilisiert wird.
Wenn die Winkelgeschwindigkeit Ω unter dieser Bedingung erzeugt
wird, wird die Corioliskraft in der Richtung Fc erzeugt, und die
piezoelektrischen Detektorelemente 502 werden ebenfalls in die
Richtung Fc gebogen. Zusammen mit der Biegebewegung erzeugen die
piezoelektrischen Detektorelemente 502, die mit den
Vierkantpolen 501 verbunden sind, kleine elektrische Signale,
und ein Winkelgeschwindigkeitsmeßsignal, das durch Zusammenfügen
(synthesizing) dieser kleinen elektrischen Signale gebildet
wird, wird an einer ECU (elektronische Regeleinheit), die nicht
gezeigt ist, herausgegeben.
In diesem Fall erzeugen die piezoelektrischen Detektorelemente
502 Offsetkomponenten 505 aufgrund von Fehlern in den
Verbindungspositionen der piezoelektrischen Detektorelemente
502, Unausgeglichenheiten in der Verbindung und Abweichungen von
der neutralen Biegevibrationsachse. Entsprechend sind selbst in
dem Winkelgeschwindigkeits-Detektionssignal 506, das durch
Verbinden von elektrischen Signalen erzeugt wird,
Versatzkomponenten enthalten, und die Genauigkeit zum Messen der
Winkelgeschwindigkeit wird verschlechtert.
Um die Versatzkomponente 505 zu erniedrigen, verwendet dieses
Ausführungsbeispiel daher ein Verfahren zum Justieren des
Winkelgeschwindigkeitssensors, welches im folgenden beschrieben
wird. Das heißt, wenn die Vierkantpole 501 von den
piezoelektrischen Anregungselementen 503 gebogen und in
Schwingung versetzt werden, wird in dem
Winkelgeschwindigkeitssensor 508, wie in Fig. 48(a) gezeigt,
Spannung erzeugt.
Hier ist die Spannung in den Vierkantpolen 501 in der Richtung
Fv symmetrisch bezüglich der Mittenlinie A verteilt, und die
Spannung ist in der Fz- Richtung so verteilt, daß sie in
Richtung der Wurzelabschnitte der Vierkantpole 501 (in Richtung
der Stützplatte 507), wie in Fig. 48(c), zunimmt.
In dem Winkelgeschwindigkeitssensor 508 mit einer solchen
Spannungsverteilung wird, wenn die piezoelektrischen
Detektorelemente 502 mit den Vierkantpolen 501 an symmetrischen
Positionen bezüglich der Mittenlinie A verbunden sind, die auf
die piezoelektrischen Detektorelemente 502 in Richtung von Fv
wirkende Spannung in der gleichen Ebene ausgelöscht, und keine
Versatzkomponente wird von den piezoelektrischen
Detektorelementen 502 erzeugt. Wenn die Position um Δy in
Richtung von Fv aufgrund von Fehlern in den
Befestigungspositionen oder dergleichen, wie in Fig. 48 gezeigt,
abweicht, wird jedoch die in Richtung Fv auf die
piezoelektrischen Detektorelemente 502 wirkende Spannung nicht
in der gleichen Ebene ausgelöscht, und die piezoelektrischen
Detektorelemente 502 erzeugen eine Versatzspannung Vout.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind daher Elektroden 502a, die
die piezoelektrischen Elemente 502 bilden, teilweise durch
Abgleichen (Beschneiden) entfernt, um elektrodenfreie Bereiche
502b zu bilden, um die Versatzkomponente 505 zu Null zu machen,
während die Versatzspannung Vout, die von den piezoelektrischen
Detektorelementen 502 unter 14774 00070 552 001000280000000200012000285911466300040 0002004334736 00004 14655der Bedingung, daß die Vierkantpole
501 aufgrund der piezoelektrischen Anregungselemente 503 gebogen
und in Schwingung versetzt werden, herausgegeben wird, überwacht
wird.
Die Beziehung zwischen der Versatzspannung Vout und dem
Abgleichen der Elektroden 502a der piezoelektrischen
Detektorelemente 502 wird im folgenden beschrieben.
Fig. 49 ist ein Diagramm von Eigenschaften, die experimentelle
Ergebnisse hinsichtlich einer Beziehung zwischen der
Positionsabweichung Δy der piezoelektrischen Detektorelemente
502 und dem Spannungsversatz Vout darstellen. In Fig. 49 stellt
ein Symbol "Δ" experimentelle Daten dar, aus denen hervorgeht,
daß die Versatzspannung Vout nicht nur von der
Positionsabweichung Δy, sondern auch von Unstimmigkeiten in der
Befestigung zwischen dem piezoelektrischen Detektorelement 2 und
Vibratorplatte 1 beeinträchtigt wird, und daher unterliegt die
Versatzspannung Vout bis zu einem gewissen Ausmaß Schwankungen.
Jedoch wird die Beziehung näherungsweise eine gerade Linie C
(eine unterbrochene Linie) in Fig. 49.
Um die Versatzspannung Vout zu Null zu machen, sollten daher die
Elektroden 502a um doppelt so große Beträge wie die
Ortsabweichung Δy abgeglichen werden, so daß die
Positionsabweichung annähernd gleich dem Ursprung der
Positionsabweichung Δy oder dem Ende der Vibratorplatte 501 von
Fig. 47 als ein Zentrum ist.
Im folgenden wird ein Verfahren beschrieben, mit dem die
Versatzspannung Vout zu Null gemacht werden kann.
Fig. 50(a) und 50(b) sind Diagramme von Eigenschaften, die
berechnete Werte und experimentelle Ergebnisse hinsichtlich
einer Beziehung zwischen der Versatzspannung Vout und der
Abgleichlänge z darstellen, wenn der Abgleich durchgeführt wird,
während eine vorbestimmte Kerbenbreite W (W = 0,1 mm)
aufrechterhalten wird, und Fig. 51 ist ein Diagramm von
Eigenschaften, die experimentelle Ergebnisse hinsichtlich einer
Beziehung zwischen der Versatzspannung Vout und der Kerbenbreite
W darstellen, wenn der Abgleich durchgeführt wird, während eine
vorbestimmte Abgleichlänge z (z = 13 mm) aufrechterhalten wird.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 508, der zum Erhalten der
experimentellen Ergebnisse von Fig. 50 und 51 verwendet wird,
wird von Vierkantpolen 501 gebildet, die 30 mm in der Länge und
3 mm×3 mm im Querschnitt aufweisen- und die piezoelektrischen
Anregungselemente 503 und die piezoelektrischen Detektorelemente
502 betragen 13 mm in der Länge, 3 mm in der Breite und 0,2 mm
in der Dicke. Die piezoelektrischen Anregungselemente 503 werden
mit einer AC-Spannung von 2 V r.m.s. versorgt, und der Abgleich
wird durch Verwendung eines YAG-Lasers durchgeführt.
Wenn die Elektroden 502a der piezoelektrischen Detektorelemente
502 nacheinander von der Seite der Stützplatte 507, wie in Fig.
50(a) gezeigt, abgeglichen (beschnitten) werden, nimmt die
Spannung in Richtung der Wurzelabschnitte der Vierkantpole 501,
wie in Fig. 48(b) gezeigt, zu, und die Änderungsrate in der
Ausgangsspannung Vout wächst, wie in Fig. 50(b) gezeigt. Wenn
die Kerbenbreite W aufeinanderfolgend, wie in Fig. 51 gezeigt,
geändert wird, wird zudem die Versatzspannung Vout schrittweise
erhöht.
Im folgenden wird ein Verfahren zum Justieren des
Winkelgeschwindigkeitssensors auf der Grundlage von
experimentellen Ergebnissen beschrieben.
Fig. 52 ist ein Flußdiagramm, das das Verfahren zum Justieren
des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Fig. 52 führt ein Schritt S100 eine AC-Spannung den
piezoelektrischen Anregungselementen 503 des
Winkelgeschwindigkeitssensors 508 zu, um die Vierkantpole 501 in
der Richtung Fv in Schwingung zu versetzen. Ein Schritt S110
mißt eine Versatzspannung Vout, die von den mit den
Vierkantpolen 501 verbundenen piezoelektrischen
Detektorelementen 503 erzeugt wird, und ein Schritt S120
unterscheidet, ob die Versatzspannung Vout Null ist oder nicht.
Wenn die Versatzspannung Vout in diesem Moment bereits Null ist,
bedeutet das, daß die piezoelektrischen Detektorelemente 502 mit
den Vierkantpolen 501 in symmetrischen Positionen hinsichtlich
der Mittenlinien A der Vierkantpole 501 (siehe Fig. 48(a))
verbunden sind, und das Justieren ist beendet.
Wenn in dem Schritt S120 unterschieden worden ist, daß die
Versatzspannung Vout nicht Null ist, geht das Programm jedoch zu
Schritt S130 weiter, wo der Abgleich für Elektroden 502a
begonnen wird.
Von den oben erwähnten experimentellen Ergebnissen sollten in
diesem Moment die Elektroden 502a von einem Punkt B auf der
Seite der Stützplatte 507 in Richtung eines Punktes C auf der
Seite des freien Endes der Vierkantpole 501 abgeglichen werden,
wie in Fig. 50(a) gezeigt. Dann nimmt die Spannung in Richtung
des freien Endes der Vierkantpole 501 ab, und der
Änderungsbetrag in der Versatzspannung Vout nimmt ab, wobei es
leicht wird, die Feinjustierung in der Endstufe der Justierung
durchzuführen.
Fast synchron mit diesem Abgleich unterscheidet ein Schritt S140
wieder, ob die Versatzspannung Vout Null ist, oder nicht. Wenn
die Versatzspannung Vout nicht Null ist, wie in Fig. 52 gezeigt,
wird der Unterscheidungsprozeß des Schrittes S140 wiederholt,
und der Abgleich wird fortgesetzt. Wenn die Versatzspannung Vout
Null wird, geht das Programm weiter zu einem Schritt S150, wo
das Abgleichen angehalten wird, und eine Reihe von
Justierverfahren wird beendet.
Gemäß dem obenerwähnten Ausführungsbeispiel werden die auf den
piezoelektrischen Detektorelementen 502 ausgebildeten Elektroden
502a durch Abgleichen (Beschneiden) oder ein ähnliches Verfahren
entfernt, um elektrodenfreie Bereiche 502b zu bilden, die dazu
dienen, die Versatzkomponente 505 zu erniedrigen. Somit wird die
Versatzkomponente 505 justiert, ohne Änderungen in anderen
Eigenschaften zu verursachen.
In dem obigen elften Ausführungsbeispiel wäre es schwierig, die
Kerbenbreite W stark zu ändern, wenn das Abgleichen mittels
eines Laserstrahls ausgeführt wird. Wenn das in Fig. 50 gezeigte
Abgleichen von dem Punkt B bis zu dem Punkt C unzulänglich ist,
können daher die Positionen mehr voneinander abweichen, um das
Abgleichen von dem Punkt B bis zu dem Punkt C zu bewirken.
Bezüglich der Abgleichrichtung braucht man das Abgleichen nicht
durch nur eine Linie von dem Punkt B zu dem Punkt C
durchzuführen, sondern man kann statt dessen die Versatzspannung
Vout grob durch ein erstes Abgleichen (Beschneiden) justieren,
z. B. in der Nähe des Punktes B und dann die Nähe des Punktes C
abgleichen, um eine Feinjustierung zu erlangen.
Das Abgleichen (Beschneiden) kann durch Verwendung von Mitteln
wie Schleifen/Zerreiben und Sandstrahlen bewirkt werden.
Obwohl das obige Ausführungsbeispiel einen
Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem Stimmgabelaufbau
betrifft, kann die Erfindung auch für einen
Winkelgeschwindigkeitssensor vom Abgleichstück-Typ mit nur einem
Vierkantpol 501 verwendet werden.
Das zwölfte Ausführungsbeispiel betrifft einen
Winkelgeschwindigkeitssensor, der der gleiche ist, wie
derjenige, der in dem elften Ausführungsbeispiel verwendet wird,
und der Unterschied besteht nur in der Abgleichjustierung.
In dem zwölften Ausführungsbeispiel wird insbesondere die
Tatsache berücksichtigt, daß die Versatzspannung positive und
negative Polaritäten, wie in Fig. 49 gezeigt, aufweist, und daß
die Versatzspannung der Abweichrichtung in den Positionen, bei
denen die piezoelektrischen Elemente befestigt sind, entspricht.
In dem zwölften Ausführungsbeispiel wird daher zu der Zeit zum
Justieren der Versatzspannung Vout unterschieden
(discriminiert), in welche Richtung die piezoelektrischen
Detektorelemente 502 abweichen, und die Elektroden 502a der
piezoelektrischen Detektorelemente 502 der Abweichseite werden
mittels eines Laserstrahls oder dergleichen abgeglichen
(beschnitten).
In dem zwölften, in Fig. 53(a) und 53(b) gezeigten
Ausführungsbeispiel wird die Richtung, in welche die
piezoelektrischen Detektorelemente 602 abweichen, durch
Überwachen der Signale von den piezoelektrischen
Rückkopplungselementen unterschieden, d. h. durch Unterscheiden
der Polarität der Versatzspannung Vout. Das heißt, wenn das
Signal der Versatzspannung Vout einen Phasenunterschied von dem
des Rückkopplungssignals hat, werden die linken Abschnitte T1
der Elektroden der piezoelektrischen Detektorelemente 602 wie in
Fig. 53(a) abgeglichen, und wenn das Signal der Versatzspannung
Vout in Phase mit dem Rückkopplungssignal ist, werden die
rechten Abschnitte T2 der Elektroden der piezoelektrischen
Detektorelemente 602, wie in Fig. 53(b) gezeigt, abgeglichen.
Fig. 54 ist ein Flußdiagramm des zwölften Ausführungsbeispiels,
in dem ein Schritt S135 zum Unterscheiden der Polarität der
Versatzspannung Vout dem Flußdiagramm des elften
Ausführungsbeispiels, das in Fig. 52 gezeigt ist, hinzugefügt
wird. Das Hinzufügen des Schrittes S135 ermöglicht es, das
Abgleichen wirkungsvoller durchzuführen.
In dem zwölften Ausführungsbeispiel wird die Polarität der
piezoelektrischen Detektorelemente 602 durch Unterscheiden der
Phasen der Versatzspannung und der Rückkopplungsspannung
unterschieden. In den in Fig. 55(a) und 55(b) gezeigten
Ausführungsbeispielen kann die in dem zwölften
Ausführungsbeispiel durchgeführte Polaritätsunterscheidung
weggelassen werden durch:
- 1) Entfernen des piezoelektrischen Detektorelementes 702 in einer Richtung von dem Zentrum für alle Zeiten; und
- 2) Befestigen der Elektroden auf den piezoelektrischen Detektorelementen 702 an Positionen, von denen sie anfänglich entfernt wurden.
Das heißt, in dem obigen, in Fig. 55(a) gezeigten Fall (1)
werden die piezoelektrischen Detektorelemente 702 befestigt,
wobei sie in Richtung der Außenseite ausgerückt werden, so daß
die abzugleichenden Positionen zu jeder Zeit an der Außenseite
sind.
In dem obigen, in Fig. 55(b) gezeigten Fall (2) werden die
Elektroden 702a der piezoelektrischen Detektorelemente 702
anfänglich nach außen verschoben, so daß die abzugleichenden
Positionen der Elektroden 702a zu jeder Zeit an der Außenseite
befestigt sind.
Das vierzehnte Ausführungsbeispiel betrifft ein Abgleichmuster
im Detail.
Um eine große Versatzspannung Vout mittels Laserabgleich
anzupassen, muß das Abgleichen mehrmals von einem Ende E1 bis zu
einem Ende E2 der Elektroden 802a der piezoelektrischen
Detektorelemente wiederholt werden.
In dem Fall des Abgleichmusters T3 der Fig. 56(a) kann das
Meßsignal eine Versatzspannung Vof aufweisen, die von der
verbleibenden Elektrode aufgrund von Migration oder einer auf
dem Abgleichbereich aufgebrachten elektrisch leitenden Substanz
erzeugt werden, bis die Elektroden 802a vollständig entfernt
sind.
Um das obengenannte Problem zu verhindern, kann daher ein
Trimmuster T4, wie in Fig. 56(b) gezeigt, verwendet werden, bei
dem die Elektrode 802a nicht von dem Ende E1 bis zu dem Ende E2
weggeschnitten ist, sondern wenigstens ein Ende E1 oder E2
verbleibt.
Wie in Fig. 56(c) gezeigt, kann ein Muster des vollständigen
Abgleichs T5 verwendet werden, in welchem keine Elektrode 802a
auf der Seitenfläche verbleibt.
Das fünfzehnte Ausführungsbeispiel betrifft ein
Abgleichverfahren, das eine Änderung in dem betrachteten
Zeitablauf berücksichtigt.
Das heißt, in einem Verfahren, das Abgleichen unter der
Verwendung eines Laserstrahls bewirkt, um den Elektroden eine
hohe Temperatur zuzuführen, wird die Polarisation der
piezoelektrischen Elemente aufgrund der Wärme verschlechtert.
Jedoch wird die Polarisation, die verschlechtert ist, mit dem
Zeitablauf aufgrund der Wiederherstellungswirkung der
Polarisation, die einem ferroelektrischen Material innewohnt,
wiederhergestellt. Daher ändert sich die Versatzspannung Vout
mit dem Zeitablauf in Richtung der Spannung vor dem Abgleichen.
Wenn Justierung von einem Niveau, bei dem der Betrag der
Änderung mit dem Zeitablauf ein Problem werden könnte,
erforderlich ist, wird das Abgleichen dann durch Berücksichtigen
des Änderungsbetrages mit dem Zeitablauf bewirkt, um einen
Sensor zu schaffen, der stabilisiert ist.
Fig. 57 veranschaulicht eine Änderung mit dem Zeitablauf. Die
piezoelektrischen Elemente sind die gleichen wie die
piezoelektrischen Detektorelemente des elften
Ausführungsbeispiels.
Wie aus Fig. 57 hervorgeht, wird das piezoelektrische Element
stufenweise mit dem Zeitablauf von einem Punkt Y direkt nach dem
Abgleichen wiederhergestellt, und die Versatzspannung nähert
sich Null. Die Versatzspannung wird schließlich als ΔVt
gespeichert.
Beim Durchführen des Abgleiches, bei dem die Änderung ΔVt mit
dem Zeitablauf berücksichtigt wird, kann die Versatzspannung mit
dem Zeitablauf Null angenähert werden.
Das obige Ausführungsbeispiel hat die Wiederherstellungswirkung
der piezoelektrischen Elemente verwendet, um die Änderung mit
dem Zeitablauf zu erniedrigen. Es ist jedoch zulässig, die
Änderung der Versatzspannung Vout mit dem Zeitablauf durch
Abgleichen der Aluminiumelektroden mit niedrigem Schmelzpunkt zu
erniedrigen, und so die Wärmeerzeugung zu unterdrücken und die
Polarisationsverschlechterung zu unterdrücken.
Claims (16)
1. Winkelgeschwindigkeitssensor mit:
mindestens einem vierkantartigen Vibrator (1);
einem piezoelektrischen Anregungselement (6, 7), das auf einer Oberfläche des Vibrators (1) befestigt ist;
und ein piezoelektrisches Detektorelement (8, 9), das auf einer rechtwinklig zu der Fläche, auf welcher das piezoelektrische Anregungselement (6, 7) befestigt ist,
angeordneten Fläche des Vibrators (1) befestigt, wobei das piezoelektrische. Detektorelement (8, 9) in der axialen Richtung des Vierkantpoles (3, 4) so versetzt ist, daß es das piezoelektrische Anregungselement (6, 7) nicht überschneidet.
mindestens einem vierkantartigen Vibrator (1);
einem piezoelektrischen Anregungselement (6, 7), das auf einer Oberfläche des Vibrators (1) befestigt ist;
und ein piezoelektrisches Detektorelement (8, 9), das auf einer rechtwinklig zu der Fläche, auf welcher das piezoelektrische Anregungselement (6, 7) befestigt ist,
angeordneten Fläche des Vibrators (1) befestigt, wobei das piezoelektrische. Detektorelement (8, 9) in der axialen Richtung des Vierkantpoles (3, 4) so versetzt ist, daß es das piezoelektrische Anregungselement (6, 7) nicht überschneidet.
2. Winkelgeschwindigkeitssensor mit:
wenigstens einem vierkantpolartigem Vibrator (1), der von einem Basisabschnitt (2) über einen Stützabschnitt (5) gestützt ist;
einem piezoelektrischen Anregungselement (6, 7), das an einer Position nahe dem Stützabschnitt (5) des Vibrators (1) angeordnet ist; und
einem piezoelektrischen Detektorelement (8, 9), das auf einer rechtwinklig zu der Fläche, auf welcher das piezoelektrische Anregungselement (6, 7) befestigt ist, angeordneten Fläche des Vibrators (1) befestigt ist, wobei das piezoelektrische Detektorelement (8, 9) in der axialen Richtung des Vierkantpoles in Richtung der der Seite des Stützabschnittes (5) gegenüberliegenden Seite verschoben ist, so daß es das piezoelektrische Anregungselement (8, 9) nicht überschneidet.
wenigstens einem vierkantpolartigem Vibrator (1), der von einem Basisabschnitt (2) über einen Stützabschnitt (5) gestützt ist;
einem piezoelektrischen Anregungselement (6, 7), das an einer Position nahe dem Stützabschnitt (5) des Vibrators (1) angeordnet ist; und
einem piezoelektrischen Detektorelement (8, 9), das auf einer rechtwinklig zu der Fläche, auf welcher das piezoelektrische Anregungselement (6, 7) befestigt ist, angeordneten Fläche des Vibrators (1) befestigt ist, wobei das piezoelektrische Detektorelement (8, 9) in der axialen Richtung des Vierkantpoles in Richtung der der Seite des Stützabschnittes (5) gegenüberliegenden Seite verschoben ist, so daß es das piezoelektrische Anregungselement (8, 9) nicht überschneidet.
3. Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Vibratoren der Form der Vierkantpole (3, 4)
parallel zueinander angeordnet sind und auf einem
gemeinsamen Stützabschnitt (5) befestigt sind.
4. Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein piezoelektrisches Detektorelement (6, 7) zwischen
einer Vielzahl von piezoelektrischen Anregungselementen (6,
7), die so angeordnet sind, daß sie eine geeignete
Entfernung entlang der Längsachsenrichtung der
vierkantpolartigen Vibratoren (3, 4) aufweisen, angeordnet
ist, wobei die Fläche der vierkantpolartigen Vibratoren (3,
4), auf denen die piezoelektrischen Anregungselemente (6, 7)
angeordnet sind, von der Fläche der vierkantpolartigen
Vibratoren (3, 4), auf welcher die piezoelektrischen
Detektorelemente (8, 9) angeordnet sind, verschieden sind.
5. Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein piezoelektrisches Anregungselement (8, 9) zwischen
einer Vielzahl von piezoelektrischen Detektorelementen (8,
9), die derart angeordnet sind, daß sie eine geeignete
Entfernung entlang der Längsachsenrichtung der
vierkantpolartigen Vibratoren (3, 4) aufweisen, angeordnet
ist, wobei die Fläche der vierkantpolartigen Vibratoren (3,
4), auf denen die piezoelektrischen Anregungselemente (6, 7)
angeordnet sind, von der Fläche der vierkantpolartigen
Vibratoren (3, 4), auf welcher die piezoelektrischen
Detektorelemente (8, 9) angeordnet sind, verschieden sind.
6. Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem der vorangehenden
Patentansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden von mindestens einigen piezoelektrischen
Elementen (6, 7, 8, 9) auf der Außenfläche des
vierkantpolartigen Vibrators (1) teilweise beschnitten sind.
7. Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens einige piezoelektrische Detektorelemente (8,
9) auf der Außenfläche des vierkantartigen Vibrators (1)
teilweise beschnitten sind.
8. Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem piezoelektrischen
Vibratinsgyroskop vom Typ einer Vierkantpol-Stimmgabel, bei
dem zwei Vierkantpole (3, 4) von einem Basisabschnitt (2)
über einen Stützabschnitt (5) von der Form eines
Vierkantpoles gestützt werden, und piezoelektrische
Anregungselemente (6, 7) und piezoelektrische
Detektorelemente (8, 9) auf den in einem rechten Winkel
zusammentreffenden Flächen der Vierkantpole (3, 4) befestigt
sind, wobei die Vibration in dem Basisabschnitt (2) kleiner
als 1,5% der Vibration in den Vierkantpolen beträgt, welche
von den darauf befestigten piezoelektrischen Elementen (8,
9) erzeugt wird.
9. Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem piezoelektrischen
Vibrationsgyroskop vom Typ einer Vierkantpol-Stimmgabel, in
der zwei quadratische Pole (3, 4) von einem Basisabschnitt
(2) über einen Stützabschnitt (5) von der Form eines
Vierkantpoles gestützt wird, und piezoelektrische
Anregungselemente (6, 7) und piezoelektrische
Detektorelemente (8, 9) auf den Flächen der Vierkantpole (3,
4), die in einem rechten Winkel zusammentreffen, angeordnet
sind, wobei der Stützabschnitt (5) eine Breite von weniger
als 5 mm aufweist.
10. Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke des Stützabschnittes (5) fast die gleiche ist,
wie die Dicke der Vierkantpole (3, 4).
11. Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite des Stützabschnittes (5) im Bereich von
weniger als 5 mm aber mehr als 0,5 mm liegt.
12. Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem piezoelektrischen
Vibrationsgyroskop vom Typ einer Vierkant-Stimmgabel, in
welchem zwei Vierkantpole (3, 4) von einem Basisabschnitt
(2) über einen Stützabschnitt (5) von der Form eines
Vierkantpoles gestützt werden, und piezoelektrische
Anregungselemente (6, 7) und piezoelektrische
Detektorelemente (8, 9) auf den in einem rechten Winkel
aufeinandertreffenden Flächen der Vierkantpole (3, 4)
befestigt sind, wobei die Breite des Stützabschnitts (5) A
Millimeter beträgt, die Breite der Vierkantpole (3, 4) B
Millimeter beträgt und die Länge des Stützabschnittes (5) C
Millimeter beträgt, wobei eine Beziehung
A 0,4×C + Berfüllt ist.
13. Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem piezoelektrischen
Vibrationsgyroskop vom Typ einer Vierkant-Stimmgabel, in
welchem zwei Vierkantpole (3, 4) von einem Basisabschnitt
(2) über einen Stützabschnitt (5) von der Form eines
Vierkantpoles gestützt Werden, und piezoelektrische
Anregungselemente (6, 7) und piezoelektrische
Detektorelemente (8, 9) auf den in einem rechten Winkel
aufeinandertreffenden Flächen der Vierkantpole (3, 4)
befestigt sind, wobei die Breite des Stützabschnitts (5) A
Millimeter beträgt, die Breite der Vierkantpole (3, 4) B
Millimeter beträgt und die Länge des Stützabschnittes (5) C
Millimeter beträgt, wobei eine Beziehung
0,4×C + B-1 A 0,4×C + B + 1erfüllt ist.
14. Verfahren zum Justieren eines Winkelgeschwindigkeitssensors
mit den Eigenschaften des Anspruchs 1, bei dem
Biegevibrationen von auf Vibratoren vorgesehenen
piezoelektrische Elemente verwendet werden, wobei Elektroden
der auf den Vibratoren ausgebildeten piezoelektrischen
Elemente teilweise entfernt werden, um die von den
piezoelektrischen Elementen erzeugte Ausgangsspannung zu
justieren.
15. Verfahren zum Justieren eines Winkelgeschwindigkeitssensors
mit den Eigenschaften des Anspruchs 1, bei dem
Biegevibrationen von Vibratoren verwendet werden, die von
auf den Vibratoren ausgebildeten piezoelektrischen
Anregungselementen (6, 7) erzeugt werden, wobei Elektroden
der piezoelektrischen Detektorelemente (8, 9), die auf einer
Seitenfläche des Vibrators zum Messen der
Winkelgeschwindigkeit ausgebildet sind, teilweise entfernt
sind, um die von den piezoelektrischen Detektorelementen (8,
9) erzeugten Ausgangsspannungen zu justieren.
16. Verfahren zum Justieren eines Winkelgeschwindigkeitssensors
gemäß Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß Bereiche zum Entfernen der Elektroden der
piezoelektrischen Detektorelemente durch Diskriminieren der
Polaritäten der piezoelektrischen Elemente spezifiziert
werden.
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27284892 | 1992-10-12 | ||
JP27320192 | 1992-10-12 | ||
JP27452892 | 1992-10-13 | ||
JP5237638A JPH06194177A (ja) | 1992-10-12 | 1993-09-24 | 角速度センサの調整方法 |
JP23763793 | 1993-09-24 | ||
JP5246991A JPH06194178A (ja) | 1992-10-12 | 1993-10-01 | 角速度センサ |
JP5253039A JPH07139951A (ja) | 1992-10-13 | 1993-10-08 | 角速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4334736A1 true DE4334736A1 (de) | 1994-04-14 |
Family
ID=27566669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4334736A Pending DE4334736A1 (de) | 1992-10-12 | 1993-10-12 | Winkelgeschwindigkeitssensor und Verfahren zum Justieren desselben |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5481913A (de) |
DE (1) | DE4334736A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0656525A1 (de) * | 1993-12-03 | 1995-06-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrationskreisel |
US5533397A (en) * | 1993-10-28 | 1996-07-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vibration-sensing element and vibration-sensing gyro using the same |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3392959B2 (ja) * | 1994-11-01 | 2003-03-31 | 富士通株式会社 | 音叉形振動ジャイロ及びこれを用いたセンサシステム |
US5861705A (en) * | 1994-11-01 | 1999-01-19 | Fujitsu Limited | Tuning-fork vibratory gyro and sensor system using the same |
JPH08247768A (ja) * | 1995-03-08 | 1996-09-27 | Nippondenso Co Ltd | 角速度センサ |
FR2735868B1 (fr) * | 1995-06-21 | 1997-08-08 | Asulab Sa | Dispositif de mesure d'une vitesse angulaire |
JPH1047971A (ja) * | 1996-08-05 | 1998-02-20 | Nippon Soken Inc | 角速度センサ |
JP3752737B2 (ja) * | 1996-08-12 | 2006-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | 角速度検出装置 |
US6747393B2 (en) | 1996-11-26 | 2004-06-08 | Ngk Insulators, Ltd. | Vibrator, vibratory gyroscope, and vibration adjusting method |
US5998911A (en) * | 1996-11-26 | 1999-12-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Vibrator, vibratory gyroscope, and vibration adjusting method |
US6437483B2 (en) | 1996-11-26 | 2002-08-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Vibrator, vibratory gyroscope, and vibration adjusting method |
US6018212A (en) | 1996-11-26 | 2000-01-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Vibrator, vibratory gyroscope, and vibration adjusting method |
JP3336451B2 (ja) * | 1997-08-22 | 2002-10-21 | 富士通株式会社 | 音叉型振動ジャイロ |
JP3780673B2 (ja) * | 1997-12-11 | 2006-05-31 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 角速度センサ |
JP2000009476A (ja) * | 1998-06-26 | 2000-01-14 | Fujitsu Ltd | 音叉型振動ジャイロ |
US6858972B2 (en) * | 2002-06-21 | 2005-02-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Vibrator, vibratory gyroscope, and vibration adjusting method |
US6839981B2 (en) * | 2002-09-13 | 2005-01-11 | Tape Ease, Llc | Tape measure attachment |
GB0227098D0 (en) * | 2002-11-20 | 2002-12-24 | Bae Systems Plc | Method of calibrating bias drift with temperature for a vibrating structure gyroscope |
JP2008076222A (ja) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Fujitsu Ltd | 音叉型振動ジャイロセンサ |
US7801694B1 (en) | 2007-09-27 | 2010-09-21 | Watson Industries, Inc. | Gyroscope with temperature compensation |
JP2010060358A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Murata Mfg Co Ltd | 角速度センサ |
JP2010060361A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Murata Mfg Co Ltd | 音叉型振動子、音叉型振動子の製造方法および角速度センサ |
JP5817142B2 (ja) * | 2011-02-22 | 2015-11-18 | セイコーエプソン株式会社 | 水平多関節ロボット |
ITMI20130495A1 (it) * | 2013-03-29 | 2014-09-30 | Atlas Copco Blm Srl | Dispositivo elettronico di controllo e comando per sensori |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4628734A (en) * | 1982-01-21 | 1986-12-16 | Watson Industries, Inc. | Angular rate sensor apparatus |
JPS5937414A (ja) * | 1982-08-25 | 1984-02-29 | Japan Aviation Electronics Ind Ltd | 振動ジヤイロのバイアス調整法 |
JPS60185111A (ja) * | 1984-03-02 | 1985-09-20 | Tokyo Keiki Co Ltd | ジヤイロ装置 |
JPS61191917A (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-26 | Tadashi Konno | 音叉型振動ジヤイロ |
JPH0613970B2 (ja) * | 1987-05-19 | 1994-02-23 | 東京航空計器株式会社 | 角速度センサ |
US5166571A (en) * | 1987-08-28 | 1992-11-24 | Nec Home Electronics, Ltd. | Vibration gyro having an H-shaped vibrator |
US4930351A (en) * | 1988-03-24 | 1990-06-05 | Wjm Corporation | Vibratory linear acceleration and angular rate sensing system |
DE69009314T2 (de) * | 1989-07-07 | 1994-10-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Winkelgeschwindigkeitssensor. |
-
1993
- 1993-10-12 DE DE4334736A patent/DE4334736A1/de active Pending
- 1993-10-12 US US08/134,813 patent/US5481913A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5533397A (en) * | 1993-10-28 | 1996-07-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vibration-sensing element and vibration-sensing gyro using the same |
EP0656525A1 (de) * | 1993-12-03 | 1995-06-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrationskreisel |
US5760303A (en) * | 1993-12-03 | 1998-06-02 | Murata Manufacturing Co. Ltd. | Vibrating gyroscope having a constant detecting sensitivity |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5481913A (en) | 1996-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4334736A1 (de) | Winkelgeschwindigkeitssensor und Verfahren zum Justieren desselben | |
DE69837905T2 (de) | Vibratoren und Vibrationskreisel | |
DE69410917T2 (de) | Vibrationskreisel | |
DE19910415B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten Oszillator | |
DE69225505T2 (de) | Schwingungssteuerungsgerät | |
DE19653577B4 (de) | Vibrations-Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung mit einer sensorlosen Temperaturkompensation | |
DE69704408T3 (de) | Drehgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung | |
DE69904551T2 (de) | Drehgeschwindigkeitssensorvorrichtung | |
DE69403112T2 (de) | Signalverarbeitung für Vibrationskreisel | |
DE69008165T2 (de) | Fühlelement für ein gyroskop. | |
DE69836180T2 (de) | Vibrationskreisel und Verfahren zu seiner Einstellung | |
DE10110973B4 (de) | Piezoelektrisches Schwingungsgyroskop und Verfahren zum Einstellen von Resonanzfrequenzen desselben | |
DE69714320T2 (de) | Sonde für Atomkraftmikroskop, Verfahren zur Herstellung der Sonde und Atomkraftmikroskop | |
DE3417858A1 (de) | Winkelgeschwindigkeits-fuehlsystem | |
DE69712375T2 (de) | Winkelgeschwindigkeitsdetektor | |
DE69010609T2 (de) | Vibrationskreisel. | |
DE2652361B2 (de) | Schwingungscharakteristik eines mechanisch schwingungsfähigen Gebildes | |
DE10059774A1 (de) | Resonanzelement | |
DE2905055A1 (de) | Akustischer kreisel | |
DE10360962A1 (de) | Verfahren zur Quadraturbias-Kompensation in einem Corioliskreisel sowie dafür geeigneter Corioliskreisel | |
DE19801981C2 (de) | Winkelgeschwindigkeitssensor vom Vibrationstyp | |
DE69310315T2 (de) | Vibratordrehungsmessaufnehmer | |
DE69522165T2 (de) | Mikrokreisel | |
DE10230528B4 (de) | Verbesserungen in bzw. bezüglich eines Systems der Beseitigung der Abweichung für ein Schwinggyroskop | |
DE69615468T2 (de) | Vorrichtung zum Messen einer Winkelgeschwindigkeit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DENSO CORP., KARIYA, AICHI, JP NIPPON SOKEN, INC., |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01P 9/04 |